KR102727642B1 - Process for manufacturing acrylic acid - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

본 출원은 아크릴산의 제조 공정에 관한 것이다.The present application relates to a process for manufacturing acrylic acid.

Description

Translated fromKorean

아크릴산의 제조 공정{PROCESS FOR MANUFACTURING ACRYLIC ACID}{PROCESS FOR MANUFACTURING ACRYLIC ACID}

본 출원은 아크릴산의 제조 공정에 관한 것이다.The present application relates to a process for manufacturing acrylic acid.

일반적으로 아크릴산은 프로필렌의 산화 탈수소 반응을 통하여 제조되었으며, 아크릴산은 고흡수성수지, 도료, 접착제 등의 원료가 되는 것으로 그 수요가 증가하고 있다. 특히 고흡수성 수지는 기저귀 등의 위생용품으로 사용되고 있다.Acrylic acid is generally manufactured through the oxidative dehydrogenation reaction of propylene, and the demand for acrylic acid is increasing as a raw material for superabsorbent polymers, paints, adhesives, etc. In particular, superabsorbent polymers are used in sanitary products such as diapers.

지금까지 화학품의 상당수는, 석탄이나 석유 등의 화석 원료에서 유도되는 원료를 이용하여 제조되어 왔다. 그러나 최근, 지구 온난화 방지 및 환경보호의 관점에서 탄소원으로서 재활용 가능한 생물 유래 자원을 종래의 화석 원료의 대체로서 이용하는 것이 주목되어 있다. 예를 들면 옥수수나 밀 등의 전분계 바이오매스, 사탕수수 등의 당질계 바이오매스 및 유채의 짜고남은 찌꺼기나 볏짚 등의 셀룰로오스계 바이오매스 등의 바이오매스 자원을 원료로서 이용하는 방법의 개발이 시도되고 있다.Up to now, many chemical products have been manufactured using raw materials derived from fossil fuels such as coal and oil. However, recently, from the perspective of preventing global warming and protecting the environment, attention has been paid to using bio-derived resources that can be recycled as carbon sources as a substitute for conventional fossil fuels. For example, attempts are being made to develop methods for using biomass resources such as starch-based biomass such as corn and wheat, sugar-based biomass such as sugarcane, and cellulosic biomass such as rapeseed residue and rice straw as raw materials.

즉 최근 전통적인 석유 화학 기반의 제조 공정을 탈피하여, 친환경 원료를 기반으로 한 화학품을 제조함으로써 지속 가능성을 얻음과 동시에 환경 보호 관점에서 우수한 특징을 갖는 연구가 진행되고 있는 추세이다.In other words, research is being conducted to break away from the traditional petrochemical-based manufacturing process and manufacture chemicals based on eco-friendly raw materials, thereby achieving sustainability and having excellent characteristics from an environmental protection perspective.

젖산에서 다른 화학품을 제조하는 반응의 형식의 하나로서 젖산을 포함한 원료를 증발시키고 기체 상태에서 촉매와 접촉시키고 생성물을 얻는 기상 반응을 들 수 있다. 예를 들면 젖산을 이용하여 아크릴산을 제조하는 기술로서 고체 촉매를 이용하는 기상 탈수 방법이 알려져 있으며, 젖산의 탈수 반응은 주로 기상 반응으로 연구가 진행중에 있다.As one of the reaction types for producing other chemicals from lactic acid, a gaseous reaction can be mentioned, in which raw materials including lactic acid are evaporated, contacted with a catalyst in a gaseous state, and a product is obtained. For example, a gaseous dehydration method using a solid catalyst is known as a technology for producing acrylic acid using lactic acid, and the dehydration reaction of lactic acid is mainly being studied as a gaseous reaction.

젖산은 물이 없는 상황에서 촉매 없이도 액상에서 에스테르화 반응이 일어나면서 중합을 하는 물질로, 젖산이 농축되어 고농도가 될수록 젖산 올리고머로 반응된다. 젖산이 올리고머화 되면서 탈수가 되므로 물 없이 젖산이 농축될수록 젖산의 올리고머화 반응이 일어난다. 젖산 올리고머가 아크릴산 제조를 위한 반응기로 투입되는 경우 반응기 내 파울링 발생, 반응 수율이 낮아지게 되므로, 아크릴산의 제조를 위해 젖산 올리고머의 함량을 줄일 수 있는 방법이 연구중에 있다.Lactic acid is a substance that polymerizes through an esterification reaction in a liquid state without a catalyst in the absence of water. As lactic acid becomes concentrated and becomes more concentrated, it reacts as a lactic acid oligomer. As lactic acid becomes oligomerized, it dehydrates, so as lactic acid becomes more concentrated without water, the oligomerization reaction of lactic acid occurs. When lactic acid oligomers are fed into a reactor for producing acrylic acid, fouling occurs in the reactor and the reaction yield decreases. Therefore, a method for reducing the content of lactic acid oligomers for producing acrylic acid is being studied.

상기와 같은 문제에 더하여, 프로필렌의 산화 반응과 같이 전통적 석유화학과 비교하여 바이오 원료의 반응은 낮은 아크릴산의 선택도를 보이기 때문에 공정을 개발함에 있어 경제성의 향상이 필요하다.In addition to the above problems, the reaction of bio-based feedstocks, such as the oxidation reaction of propylene, shows a low selectivity for acrylic acid compared to traditional petrochemicals, so improvement of economic feasibility is necessary in developing the process.

특히, 바이오 원료 기반의 아크릴산 제조시, 아크릴산의 제조와 함께 저비점을 갖는 부산물인, 일산화탄소, 이산화탄소, 아세트알데하이드 등의 부산물이 함께 생성되어 아크릴산의 선택도가 낮아지게 되는 바, 바이오 원료를 기반으로한 아크릴산의 제조시 저비점 부산물 등의 부산물과 아크릴산을 원활하게 분리하고, 또한 저비점 부산물 자체의 순도를 높여 제품화할 수 있는 공정에 대한 연구가 진행중에 있다.In particular, when manufacturing acrylic acid based on bio-based raw materials, by-products with low boiling points, such as carbon monoxide, carbon dioxide, and acetaldehyde, are produced together with the production of acrylic acid, which lowers the selectivity of acrylic acid. Therefore, research is being conducted on a process that can smoothly separate by-products such as low-boiling-point by-products from acrylic acid when manufacturing acrylic acid based on bio-based raw materials, and also increase the purity of the low-boiling-point by-products themselves to enable commercialization.

국제공개 제2005-095320호International Publication No. 2005-095320

본 출원은 아크릴산의 제조 공정을 제공하고자 한다.The present application seeks to provide a process for manufacturing acrylic acid.

본 출원의 일 실시상태는 바이오 원료의 반응 생성물을 냉각하여 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질을 분리하는 제1 단계; 상기 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질을 압축하여 응축된 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제2 고비점 물질을 분리하는 제2 단계; 상기 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질에 제2 흡수제를 첨가 및 냉각하여 제1 비압축성 물질 및 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제3 저비점 물질을 분리하는 제3 단계; 및 상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질을 정제하여 아크릴산을 생산하는 제4 단계를 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공하고자 한다.One embodiment of the present application provides a process for producing acrylic acid, including: a first step of cooling a reaction product of a bio-raw material to separate a first low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) and a first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA); a second step of compressing the first low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) to separate a second low-boiling-point substance including condensed acetaldehyde (ACHO) and a second high-boiling-point substance including acrylic acid (AA); a third step of adding a second absorbent to the second low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) and cooling it to separate a first incompressible substance and a third low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO); and a fourth step of purifying the first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA) to produce acrylic acid.

본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산의 제조 공정의 경우, 바이오 원료의 반응 생성물에 제1 흡수제를 첨가(또는 미첨가) 및 냉각하여 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질을 분리하는 제1 단계 및 상기 제1 단계를 거친 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질을 압축기에 포함하여 압축 및 응축시키는 제2 단계를 포함함에 따라, 아세트알데하이드 분리에 사용되는 흡수 공정(제3 단계)의 압력을 높여 운전할 수 있으며, 압력이 높아지는 경우 아세트알데하이드의 응축에 유리하므로, 제2 흡수제의 사용량을 효과적으로 줄일 수 있고, 이에 따라 흡수제의 냉각 열량이 줄어들어 냉매의 사용량을 줄일 수 있는 특징을 갖게 된다.In the case of a manufacturing process of acrylic acid according to one embodiment of the present application, a first step of adding (or not adding) a first absorbent to a reaction product of a bio-raw material and cooling it to separate a first low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) and a first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA), and a second step of putting the first low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) that has gone through the first step into a compressor and compressing and condensing it, thereby enabling operation by increasing the pressure of an absorption process (third step) used for separating acetaldehyde, and since an increase in pressure is advantageous for the condensation of acetaldehyde, the amount of the second absorbent can be effectively reduced, and accordingly, the cooling heat of the absorbent is reduced, thereby having the characteristic of reducing the amount of refrigerant used.

또한, 상기 제2 단계의 압축 공정을 진행시, 응축된 제2 고비점 물질을 다시 제1 단계로 회수하여 아크릴산의 손실을 줄일 수 있으며, 이에 따라 제1 단계에서 사용되는 제1 흡수제의 양을 효과적으로 감소(사용하지 않는 경우를 포함)시킬 수 있다.In addition, when the compression process of the second stage is performed, the condensed second high boiling point material can be recovered back to the first stage, thereby reducing the loss of acrylic acid, and thus the amount of the first absorbent used in the first stage can be effectively reduced (including cases where it is not used).

즉, 본 출원에 따른 아크릴산의 제조 공정은 부산물로 생성되는 아세트알데하이드를 고순도 및 고수율의 제품으로 제품화할 수 있어, 아크릴산과 아세트알데하이드를 모두 획득할 수 있는 것으로 바이오 공정의 경제성을 향상시킬 수 있는 특징을 갖게 된다.That is, the manufacturing process of acrylic acid according to the present application can commercialize acetaldehyde, which is generated as a byproduct, into a high-purity and high-yield product, thereby obtaining both acrylic acid and acetaldehyde, thereby having the characteristic of improving the economic feasibility of the bioprocess.

도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산의 제조 공정을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산의 제조 공정을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 출원의 비교예 1 및 비교예 2에 따른 아크릴산의 제조 공정을 나타낸 개략도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing a manufacturing process of acrylic acid according to one embodiment of the present application.
Figure 2 is a schematic diagram showing a manufacturing process of acrylic acid according to one embodiment of the present application.
Figure 3 is a schematic diagram showing a manufacturing process of acrylic acid according to Comparative Examples 1 and 2 of the present application.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Below, the present specification is described in more detail.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.When it is said in this specification that a part "includes" a certain component, this does not exclude other components, but rather may include other components, unless otherwise specifically stated.

본 명세서에 있어서, 'p 내지 q'는 'p 이상 q 이하'의 범위를 의미한다.In this specification, 'p to q' means a range of 'p or more and q or less'.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 출원의 일 실시상태는 바이오 원료의 반응 생성물을 냉각하여 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질을 분리하는 제1 단계; 상기 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질을 압축하여 응축된 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제2 고비점 물질을 분리하는 제2 단계; 상기 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질에 제2 흡수제를 첨가 및 냉각하여 제1 비압축성 물질 및 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제3 저비점 물질을 분리하는 제3 단계; 및 상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질을 정제하여 아크릴산을 생산하는 제4 단계를 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공하고자 한다.One embodiment of the present application provides a process for producing acrylic acid, including: a first step of cooling a reaction product of a bio-raw material to separate a first low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) and a first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA); a second step of compressing the first low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) to separate a second low-boiling-point substance including condensed acetaldehyde (ACHO) and a second high-boiling-point substance including acrylic acid (AA); a third step of adding a second absorbent to the second low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) and cooling it to separate a first incompressible substance and a third low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO); and a fourth step of purifying the first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA) to produce acrylic acid.

본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산의 제조 공정의 경우, 바이오 원료의 반응 생성물에 제1 흡수제를 첨가(또는 미첨가) 및 냉각하여 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질을 분리하는 제1 단계 및 상기 제1 단계를 거친 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질을 압축기에 포함하여 압축 및 응축시키는 제2 단계를 포함함에 따라, 아세트알데하이드 분리에 사용되는 흡수 공정(제3 단계)의 압력을 높여 운전할 수 있으며, 압력이 높아지는 경우 아세트알데하이드의 응축에 유리하므로, 제2 흡수제의 사용량을 효과적으로 줄일 수 있고, 이에 따라 흡수제의 냉각 열량이 줄어들어 냉매의 사용량을 줄일 수 있는 특징을 갖게 된다.In the case of a manufacturing process of acrylic acid according to one embodiment of the present application, a first step of adding (or not adding) a first absorbent to a reaction product of a bio-raw material and cooling it to separate a first low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) and a first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA), and a second step of putting the first low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) that has gone through the first step into a compressor and compressing and condensing it, thereby enabling operation by increasing the pressure of an absorption process (third step) used for separating acetaldehyde, and since an increase in pressure is advantageous for the condensation of acetaldehyde, the amount of the second absorbent can be effectively reduced, and accordingly, the cooling heat of the absorbent is reduced, thereby having the characteristic of reducing the amount of refrigerant used.

또한, 상기 제2 단계의 압축 공정을 진행시, 응축된 제2 고비점 물질을 다시 제1 단계로 회수하여 아크릴산의 손실을 줄일 수 있으며, 이에 따라 제1 단계에서 사용되는 제1 흡수제의 양을 효과적으로 감소(사용하지 않는 경우를 포함)시킬 수 있다.In addition, when the compression process of the second stage is performed, the condensed second high boiling point material can be recovered back to the first stage, thereby reducing the loss of acrylic acid, and thus the amount of the first absorbent used in the first stage can be effectively reduced (including cases where it is not used).

즉, 본 출원에 따른 아크릴산의 제조 공정은 부산물로 생성되는 아세트알데하이드를 고순도 및 고수율의 제품으로 제품화할 수 있어, 아크릴산과 아세트알데하이드를 모두 획득할 수 있는 것으로 바이오 공정의 경제성을 향상시킬 수 있는 특징을 갖게 된다.That is, the manufacturing process of acrylic acid according to the present application can commercialize acetaldehyde, which is generated as a byproduct, into a high-purity and high-yield product, thereby obtaining both acrylic acid and acetaldehyde, thereby having the characteristic of improving the economic feasibility of the bioprocess.

특히, 젖산의 탈수 반응은 고온(330℃~400℃)에서 일어나기 때문에, 바이오 원료의 반응 생성물에는 아세트알데하이드가 부산물로 생성되는 것으로, 본원 발명에 따른 아크릴산의 제조 공정의 경우, 상기와 같이 고순도, 고수율의 아크릴산을 제조함과 동시에 상기의 제3 단계를 공정상 포함함에 따라, 부산물로 생성되는 아세트알데하이드를 마찬가지로 고순도 및 고수율의 제품으로 제품화할 수 있어, 아크릴산과 아세트알데하이드를 모두 획득할 수 있는 것으로 바이오 공정의 경제성을 향상시킬 수 있는 특징을 갖게 된다.In particular, since the dehydration reaction of lactic acid occurs at a high temperature (330°C to 400°C), acetaldehyde is generated as a by-product in the reaction product of the bio-raw material. In the case of the manufacturing process of acrylic acid according to the present invention, since the third step is included in the process while manufacturing high-purity, high-yield acrylic acid as described above, the acetaldehyde generated as a by-product can also be commercialized as a high-purity, high-yield product, thereby obtaining both acrylic acid and acetaldehyde, thereby having the characteristic of improving the economic feasibility of the bio-process.

즉, 본 발명은 프로필렌의 산화반응으로 아크릴산을 생성하는 기존의 석유 화학 공정을 대신하여, 바이오 원료 기반에 따른 아크릴산을 생산하는 공정을 포함하는 것으로, 본 출원에 따른 아크릴산의 제조 공정은 상기 제1 단계 및 제2 단계를 함께 포함하여, 고순도의 아크릴산을 획득할 수 있으며, 특히 제2 단계의 압축공정을 추가하여, 공정 진행시 냉매의 사용량을 감소 시킬 수 있고, 더욱이 상기 제3 단계를 더 포함하여 고순도의 아세트알데하이드 또한 획득 할 수 있어, 부산물로 버려지는 물질 또한 제품화하여 바이오 공정의 경제성을 향상시키는 것은 본원 발명의 주된 특징으로 한다.That is, the present invention includes a process for producing acrylic acid based on bio-raw materials instead of a conventional petrochemical process for producing acrylic acid by oxidation of propylene. The process for producing acrylic acid according to the present application includes the first and second steps together, so that high-purity acrylic acid can be obtained, and in particular, by adding a compression process in the second step, the amount of refrigerant used during the process can be reduced, and further, by further including the third step, high-purity acetaldehyde can also be obtained, so that even substances discarded as by-products are commercialized, thereby improving the economic feasibility of the bio-process, which is a main feature of the present invention.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 바이오 원료의 반응 생성물을 냉각하여 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질을 분리하는 제1 단계를 제공한다.In one embodiment of the present application, a first step is provided of cooling a reaction product of a bio-raw material to separate a first low boiling point substance including acetaldehyde (ACHO) and a first high boiling point substance including acrylic acid (AA).

상기 제1 단계에 포함되는 바이오 원료의 반응은 젖산의 탈수 반응을 포함할 수 있으며, 아크릴산을 생산하기 위한 바이오 원료의 반응이라면 제한 없이 포함될 수 있다.The reaction of the bio-raw material included in the above first step may include a dehydration reaction of lactic acid, and may be included without limitation as long as it is a reaction of the bio-raw material for producing acrylic acid.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 바이오 원료는 기상의 젖산일 수 있다.In one embodiment of the present application, the bio-raw material may be gaseous lactic acid.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 기상이라는 것은 기화된 상태 즉, 액체를 기화하여 기체로된 상태를 의미할 수 있다.In one embodiment of the present application, the above-mentioned gas phase may mean a vaporized state, that is, a state in which a liquid has vaporized to become a gas.

본 출원에 있어서, 상기 젖산은 Lactic acid로 카복시기, 하이드록시기, 메틸기, 수소의 네 원자단이 결합한 비대칭 탄소원자를 가지는 유기화합물로, D-젖산 및 L-젖산을 모두 포함하며, 단독의 젖산 단량체를 의미할 수 있다.In the present application, the lactic acid is an organic compound having an asymmetric carbon atom bonded with four atomic groups of a carboxyl group, a hydroxyl group, a methyl group, and hydrogen, and includes both D-lactic acid and L-lactic acid, and may mean a single lactic acid monomer.

본 출원에 있어서, 상기 젖산 올리고머는 젖산이 서로 반응하여 2량체, 3량체 등을 형성한 물질을 의미하며, 상기 젖산 올리고머는 젖산의 2량체 내지 100량체를 의미할 수 있다.In the present application, the lactic acid oligomer refers to a substance in which lactic acid reacts with each other to form a dimer, trimer, etc., and the lactic acid oligomer may refer to a dimer to a hundred-mer of lactic acid.

젖산은 물이 없는 상황에서도 촉매 없이 액상에서 에스테르화 반응을 통하여 중합을 하는 물질로, 젖산의 중합 반응을 통해 형성된 물질을 통틀어 젖산 올리고머로 표현할 수 있다. 즉, 단독의 젖산 단량체를 제외하고는 젖산의 중합 반응을 통해 형성된 모든 물질을 젖산 올리고머로 정의할 수 있다.Lactic acid is a substance that polymerizes through an esterification reaction in a liquid phase without a catalyst even in the absence of water, and the substances formed through the polymerization reaction of lactic acid can be collectively expressed as lactic acid oligomers. In other words, all substances formed through the polymerization reaction of lactic acid, except for the single lactic acid monomer, can be defined as lactic acid oligomers.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 기상의 젖산은 물; 및 젖산 원료를 포함하며,In one embodiment of the present application, the lactic acid of the gaseous phase includes water; and a lactic acid raw material,

상기 젖산 원료는 젖산; 및 젖산 올리고머를 포함하고, 상기 기상의 젖산 100 중량부 기준 상기 젖산 원료 10 중량부 이상 100중량부 이하로 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.The above lactic acid raw material includes lactic acid; and lactic acid oligomers, and a process for manufacturing acrylic acid is provided, wherein the lactic acid raw material is included in an amount of 10 parts by weight or more and 100 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the lactic acid in the gas phase.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 기상의 젖산 100 중량부 기준 상기 젖산 원료 10 중량부 이상 100중량부 이하, 바람직하게는 30 중량부 이상 100중량부 이하, 더욱 바람직하게는 60 중량부 이상 100중량부 이하일 수 있다.In another embodiment, the amount of the lactic acid raw material may be 10 parts by weight or more and 100 parts by weight or less, preferably 30 parts by weight or more and 100 parts by weight or less, and more preferably 60 parts by weight or more and 100 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the lactic acid of the above-mentioned gas.

상기 기상의 젖산은 아크릴산을 생산하기 전 최종의 기화된 상태의 젖산 수용액으로 상기 기상의 젖산 내의 젖산 원료의 함량이 상기 범위를 만족함에 따라 젖산 원료 자체의 투입 물량이 적합하며, 물의 함량을 적정 범위로 조절하여 본 출원에 따른 아크릴산 제조 공정의 경제성이 우수한 특징을 갖게 된다.The above-mentioned lactic acid in the vapor phase is a final vaporized lactic acid aqueous solution before producing acrylic acid, and as the content of the lactic acid raw material in the above-mentioned lactic acid in the vapor phase satisfies the above-mentioned range, the input amount of the lactic acid raw material itself is appropriate, and by adjusting the water content within an appropriate range, the acrylic acid manufacturing process according to the present application has the characteristic of excellent economic efficiency.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 기상의 젖산 중 젖산:젖산 올리고머의 비율이 100:0 내지 80:20인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for producing acrylic acid is provided, wherein the ratio of lactic acid:lactic acid oligomer in the gaseous lactic acid is 100:0 to 80:20.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 기상의 젖산 중 젖산:젖산 올리고머의 비율이 100:0 내지 80:20, 바람직하게는 100:0 내지 90:10, 더욱 바람직하게는 100:0 내지 95:5의 범위를 만족할 수 있다.In another embodiment, the ratio of lactic acid:lactic acid oligomer in the lactic acid of the above-mentioned gas can satisfy a range of 100:0 to 80:20, preferably 100:0 to 90:10, and more preferably 100:0 to 95:5.

즉, 본 발명에 따른 아크릴산의 제조 공정은 전통적인 석유 화학 기반의 제조 공정을 탈피하여, 친환경 바이오 원료인 젖산을 기반으로 한 아크릴산을 제조함으로써 지속 가능성을 얻음과 동시에 환경 보호 관점에서 우수한 특징을 가질 수 있다. 상기 기상의 젖산은 본 출원에 따른 제1 단계의 바이오 원료에 해당하는 것으로, 최종 아크릴산의 제조 공정을 위한 반응기 내의 파울링 발생을 줄일 수 있고, 반응 수율을 높일 수 있는 특징을 갖게 된다.That is, the manufacturing process of acrylic acid according to the present invention can obtain sustainability and have excellent characteristics from the perspective of environmental protection by manufacturing acrylic acid based on lactic acid, an eco-friendly bio-raw material, by breaking away from the traditional petrochemical-based manufacturing process. The above-mentioned gaseous lactic acid corresponds to the bio-raw material of the first stage according to the present application, and has the characteristics of reducing fouling occurrence in the reactor for the final acrylic acid manufacturing process and increasing the reaction yield.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 바이오 원료의 반응 생성물은 아크릴산, 아세트알데하이드, 일산화탄소, 이산화탄소, 물, 수소, 젖산 단량체, 아세트산, 2,3-펜타디온(2,3-PD) 및 프로피온산(PA)을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present application, the reaction products of the bio-raw material may include acrylic acid, acetaldehyde, carbon monoxide, carbon dioxide, water, hydrogen, lactic acid monomer, acetic acid, 2,3-pentadione (2,3-PD), and propionic acid (PA).

특히, 석유 화학 기반의 프로필렌 산화 반응의 경우 반응온도가 250℃내지 270℃에서 일어나는 것으로 아세트알데하이드가 생성되지 않으나, 본 출원에 따른 바이오 원료의 반응 중 기상 젖산의 탈수 반응의 경우 고온(330℃~400℃)에서 일어나기 때문에 아크릴산의 제조 공정 중, 아세트알데하이드가 부산물로써 생성되며, 이 때 부산물로 생성되는 아세트알데하이드 또한 제품화하는 것이 본 발명의 주된 목적이다.In particular, in the case of a petrochemical-based propylene oxidation reaction, since the reaction temperature occurs at 250°C to 270°C, acetaldehyde is not generated. However, in the case of the dehydration reaction of gaseous lactic acid among the reactions of bio-raw materials according to the present application, since it occurs at a high temperature (330°C to 400°C), acetaldehyde is generated as a by-product during the acrylic acid manufacturing process. The main purpose of the present invention is to commercialize the acetaldehyde generated as a by-product at this time.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 단계는 냉각탑을 통하여 분리하는 단계를 포함하고, 상기 냉각탑의 냉각 온도는 10℃ 이상 150℃ 이하이고, 상기 냉각탑의 내부 압력은 0.5 bar 이상 5.0 bar 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for producing acrylic acid is provided, wherein the first step includes a step of separating through a cooling tower, the cooling temperature of the cooling tower is 10°C or more and 150°C or less, and the internal pressure of the cooling tower is 0.5 bar or more and 5.0 bar or less.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 냉각탑의 내부 압력은 0.5 bar 이상 5.0 bar 이하, 바람직하게는 1.0 bar 이상 4.0 bar 이하, 더욱 바람직하게는 2.0 bar 이상 3.5 bar 이하일 수 있으며, 구체적으로 3.0 bar를 만족할 수 있다.In another embodiment, the internal pressure of the cooling tower may be 0.5 bar or more and 5.0 bar or less, preferably 1.0 bar or more and 4.0 bar or less, more preferably 2.0 bar or more and 3.5 bar or less, and specifically 3.0 bar.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 냉각탑의 내부 온도는 10℃ 이상, 바람직하게는 20℃ 이상, 더욱 바람직하게는 40℃ 이상일 수 있으며, 200℃ 이하, 바람직하게는 150℃ 이하 일 수 있다.In another embodiment, the internal temperature of the cooling tower may be 10°C or higher, preferably 20°C or higher, more preferably 40°C or higher, and may be 200°C or lower, preferably 150°C or lower.

상기와 같이 제1 단계 상의 냉각탑의 내부 온도 및 압력이 상기 범위를 만족함에 따라, 냉각탑의 상부로 배출되는 제1 저비점 물질에 포함되는 아크릴산의 함량을 최소화할 수 있으며 즉, 상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질에 바이오 원료의 반응 생성물 중 아크릴산이 모두 상기 냉각탑의 하부로 배출되어 아크릴산의 수율 및 순도를 높일 수 있는 특징을 갖게 된다.As described above, when the internal temperature and pressure of the cooling tower in the first stage satisfies the above range, the content of acrylic acid included in the first low-boiling-point substance discharged from the upper portion of the cooling tower can be minimized, that is, the acrylic acid among the reaction products of the bio-raw material and the first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA) are all discharged to the lower portion of the cooling tower, thereby increasing the yield and purity of acrylic acid.

즉, 상기 제1 단계는 아크릴산을 생산하는 공정에 있어, 냉각을 통하여 아크릴산을 포함하는 제1 고비점 물질과 그 외 저비점 부산물을 분리하는 단계일 수 있다.That is, the first step may be a step of separating a first high-boiling-point substance including acrylic acid and other low-boiling-point by-products through cooling in a process for producing acrylic acid.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 단계의 바이오 원료의 반응 생성물을 냉각하는 단계에 제1 흡수제를 첨가하는 공정을 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for producing acrylic acid is provided, which includes a process of adding a first absorbent in a step of cooling a reaction product of a bio-raw material in the first step.

특히, 본 출원에 따른 후술하는 제2 단계의 압축 공정을 진행시, 응축된 제2 고비점 물질을 다시 제1 단계로 회수하여 아크릴산의 손실을 줄일 수 있으며, 이에 따라 제1 단계에서 사용되는 제1 흡수제를 사용하지 않거나, 사용하더라도 효과적으로 사용되는 양을 줄일 수 있는 특징을 갖게 된다.In particular, when the second stage compression process described below is performed according to the present application, the condensed second high boiling point material can be recovered back to the first stage, thereby reducing the loss of acrylic acid, and thus the first absorbent used in the first stage can be omitted, or even if used, the amount effectively used can be reduced.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 단계의 상기 제1 저비점 물질에 포함되는 아크릴산(AA)이 상기 바이오 원료의 반응 생성물 내 아크릴산 100 중량부 대비 1 중량부 이하를 포함하도록 제1 흡수제를 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for producing acrylic acid is provided, wherein the first absorbent is included so that the acrylic acid (AA) included in the first low-boiling-point material of the first step is included in an amount of 1 part by weight or less relative to 100 parts by weight of acrylic acid in the reaction product of the bio-raw material.

본 발명에 따른 상기 제1 단계는 상기 제1 흡수제의 함량을 조절하여, 상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질에 바이오 원료의 반응 생성물 중 아크릴산이 모두 상기 냉각탑의 하부로 배출될 수 있도록 할 수 있다.The first step according to the present invention can control the content of the first absorbent so that all of the acrylic acid among the reaction products of the bio-raw material and the first high-boiling-point material including acrylic acid (AA) can be discharged to the lower portion of the cooling tower.

구체적으로 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 단계의 상기 제1 저비점 물질에 포함되는 아크릴산(AA)이 상기 바이오 원료의 반응 생성물 내 아크릴산 100 중량부 대비 1 중량부 이하, 바람직하게는 0.5 중량부 이하, 더욱 바람직하게는 0.01중량부 이하일 수 있으며, 0 중량부 이상, 바람직하게는 0.005 중량부 이상일 수 있다.Specifically, in one embodiment of the present application, the amount of acrylic acid (AA) included in the first low-boiling-point material of the first step may be 1 part by weight or less, preferably 0.5 part by weight or less, more preferably 0.01 part by weight or less, relative to 100 parts by weight of acrylic acid in the reaction product of the bio-raw material, and may be 0 part by weight or more, preferably 0.005 part by weight or more.

즉, 상기 제1 단계의 상기 제1 저비점 물질에 포함되는 아크릴산(AA)의 경우, 수득되지 않고 버려지는 양으로, 상기와 같이 제1 흡수제를 포함하는 경우, 그 양을 조절하여 제1 저비점 물질에 포함되는 아크릴산(AA)의 중량을 상기와 같이 조절하여, 경제적으로 우수한 아크릴산의 제조 공정을 제공할 수 있다.That is, in the case of acrylic acid (AA) included in the first low-boiling-point substance of the first step, if the amount is not obtained and is discarded, when the first absorbent is included as described above, the amount is adjusted to control the weight of acrylic acid (AA) included in the first low-boiling-point substance as described above, thereby providing an economically superior process for manufacturing acrylic acid.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 냉각탑의 냉각 온도 10℃ 이상 50℃ 이하인 경우, 상기 제1 단계의 바이오 원료의 반응 생성물 100 중량부 대비 상기 제1 흡수제 1 중량부 이상 15 중량부 이하를 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, when the cooling temperature of the cooling tower is 10°C or more and 50°C or less, a process for producing acrylic acid is provided, which includes 1 part by weight or more and 15 parts by weight or less of the first absorbent relative to 100 parts by weight of the reaction product of the bio-raw material of the first step.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 단계의 바이오 원료의 반응 생성물 100 중량부 대비 상기 제1 흡수제 0 중량부 이상 15 중량부 이하, 바람직하게는 0 중량부 이상 10 중량부 이하, 더욱 바람직하게는 0 중량부 이상 9 중량부 이하일 수 있다.In another embodiment, the amount of the first absorbent may be 0 to 15 parts by weight, preferably 0 to 10 parts by weight, and more preferably 0 to 9 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the reaction product of the bio-raw material of the first step.

본 출원에 따른 후술하는 제2 단계의 압축 공정을 진행시, 응축된 제2 고비점 물질을 다시 제1 단계로 회수하여 아크릴산의 손실을 줄일 수 있으며, 이에 따라 제1 단계에서 사용되는 제1 흡수제를 사용하지 않거나, 사용하더라도 상기 범위를 포함함에 따라, 효과적으로 사용되는 양을 줄일 수 있으며, 상기 범위를 포함하는 경우 제1 저비점 물질에 포함되는 아크릴산(AA)의 중량을 줄여 버려지는 아크릴산을 최소화하여, 경제적으로 우수한 아크릴산의 제조 공정을 제공할 수 있다.When the compression process of the second stage described below according to the present application is performed, the condensed second high-boiling-point material is recovered back to the first stage, thereby reducing the loss of acrylic acid, and accordingly, the first absorbent used in the first stage may not be used, or even if used, the amount used may be effectively reduced by including the above range, and if the above range is included, the weight of acrylic acid (AA) included in the first low-boiling-point material may be reduced, thereby minimizing the amount of acrylic acid wasted, thereby providing an economically superior process for manufacturing acrylic acid.

본 출원의 아크릴산의 제조 공정에 있어서, 상기와 같이 제1 단계 진행시 냉각탑의 열량을 조절하고, 제1 흡수제를 상기 함량범위로 포함하는 것으로, 특히 상기 범위를 포함함에 따라 아크릴산 및 물 등을 포함하는 제1 고비점 물질을 모두 상기 흡수탑의 하부로 배출되도록 조절하여, 최종 생산되는 아크릴산의 수율 및 순도를 높임과 동시에 부산물로 생산되는 아세트알데하이드 또한 고순도로 생산할 수 있는 특징을 갖게 된다.In the manufacturing process of acrylic acid of the present application, by controlling the heat amount of the cooling tower during the first step as described above and including the first absorbent within the above content range, and particularly by including the above range, all first high-boiling-point substances including acrylic acid and water are discharged to the lower part of the absorption tower, thereby increasing the yield and purity of the acrylic acid finally produced and also producing acetaldehyde as a by-product with high purity.

도 1은 본 출원에 따른 아크릴산의 제조 공정의 개략도로, 구체적으로 바이오 원료의 반응 생성물(2)이 냉각탑(A)으로 투입되며, 제1 흡수제(1)를 포함하여 비점에 따른 분리 공정이 일어나는 것을 확인할 수 있으며, 이 때 하부로 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질(3) 및 상부로 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질(4)로 분리되는 것을 확인할 수 있다.FIG. 1 is a schematic diagram of a manufacturing process of acrylic acid according to the present application. Specifically, it can be seen that a reaction product (2) of a bio-raw material is fed into a cooling tower (A), and a separation process according to boiling point occurs, including a first absorbent (1). At this time, it can be seen that it is separated into a first high boiling point substance (3) including acrylic acid (AA) at the bottom and a first low boiling point substance (4) including acetaldehyde (ACHO) at the top.

도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산의 제조 공정의 개략도로, 상기 제1 단계는 구체적으로 냉각탑(A)으로 바이오 원료의 반응 생성물(2)이 투입되어 제1 저비점 물질(4)과 제1 고비점 물질(3)을 각각 분리하는 것을 확인할 수 있으며, 특히 후술할 제2 단계의 압축 공정을 진행함에 따라 제1 흡수제(1)의 투입량을 효과적으로 줄이거나, 아예 제1 흡수제(1) 자체를 포함하지 않아도 제1 저비점 물질(4) 상에 포함되는 아크릴산의 중량을 낮게 조절할 수 있음을 알 수 있다.FIG. 1 is a schematic diagram of a manufacturing process of acrylic acid according to one embodiment of the present application, wherein, in the first step, a reaction product (2) of a bio-raw material is input into a cooling tower (A) to separate a first low-boiling-point substance (4) and a first high-boiling-point substance (3), respectively. In particular, as the compression process of the second step described below is performed, the input amount of the first absorbent (1) can be effectively reduced, or the weight of acrylic acid included in the first low-boiling-point substance (4) can be controlled to be low even without including the first absorbent (1) itself.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 흡수제는 상기 아크릴산(AA)의 기준 끓는점(NBP, Normal Boiling point) 대비 비점차이가 20℃ 이상 및 아세트알데하이드(ACHO)의 기준 끓는점(NBP, Normal Boiling point) 대비 비점차이가 50℃ 이상인 물질을 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for manufacturing acrylic acid is provided, wherein the first absorbent includes a material having a boiling point difference of 20°C or more compared to the normal boiling point (NBP) of acrylic acid (AA) and a boiling point difference of 50°C or more compared to the normal boiling point (NBP) of acetaldehyde (ACHO).

본 출원에 있어서, 상기 기준 끓는점(NBP, Normal Boiling point)은 비등점(沸騰點)의 동의어로, 외부 압력이 1기압(760㎜Hg)일 때 액체의 끓는점을 의미할 수 있다. 보통 물질의 끓는점이라고 하면 기준 끓는점을 의미하는 것으로, 예를 들어 물의 기준 끓는점은 100℃로 나타낼 수 있다. 액체 표면에서부터 증발이 일어날 뿐만 아니라, 액체 내부로부터 기화가 일어나 기포가 발생하기 시작하는 온도를 의미하며, 액체에서 기체로 물질의 상태 변화가 일어나는 온도를 의미할 수 있다.In the present application, the normal boiling point (NBP) is a synonym for boiling point, and can mean the boiling point of a liquid when the external pressure is 1 atm (760 mmHg). The boiling point of a general substance means the normal boiling point, for example, the normal boiling point of water can be expressed as 100°C. It means the temperature at which evaporation occurs not only from the liquid surface but also vaporization occurs from the inside of the liquid and bubbles begin to form, and can mean the temperature at which a state change of a substance occurs from a liquid to a gas.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 흡수제는 상기 아크릴산(AA)의 기준 끓는점(NBP, Normal Boiling point) 대비 비점차이가 20℃ 이상 40℃ 이하 및 아세트알데하이드(ACHO)의 기준 끓는점(NBP, Normal Boiling point) 대비 비점차이가 50℃ 이상 80℃ 이하인 물질일 수 있다.In another embodiment, the first absorbent may be a material having a boiling point difference of 20°C or more and 40°C or less compared to the normal boiling point (NBP) of acrylic acid (AA) and a boiling point difference of 50°C or more and 80°C or less compared to the normal boiling point (NBP) of acetaldehyde (ACHO).

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴산의 기준 끓는점은 141℃이며, 상기 아세트알데하이드의 기준 끓는점은 20℃이다.In one embodiment of the present application, the standard boiling point of the acrylic acid is 141°C, and the standard boiling point of the acetaldehyde is 20°C.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 흡수제는 상기 아크릴산(AA)의 기준 끓는점(NBP, Normal Boiling point) 대비 비점차이가 20℃ 이상 40℃ 이하, 아세트알데하이드(ACHO)의 기준 끓는점(NBP, Normal Boiling point) 대비 비점차이가 50℃ 이상 80℃ 이하 및 상기 아세트알데하이드보다 비점이 높은 물질일 수 있다.In one embodiment of the present application, the first absorbent may be a substance having a boiling point difference of 20°C or more and 40°C or less compared to the normal boiling point (NBP) of acrylic acid (AA), a boiling point difference of 50°C or more and 80°C or less compared to the normal boiling point (NBP) of acetaldehyde (ACHO), and a boiling point higher than that of acetaldehyde.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 흡수제는 상기 조건을 만족하면 제한없이 사용될 수 있으며, 구체적으로 본 출원의 일 실시상태에 있어서 상기 제1 흡수제는 물을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present application, the first absorbent can be used without limitation if the above conditions are satisfied, and specifically, in one embodiment of the present application, the first absorbent can include water.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 흡수제는 10℃ 이상 60℃ 이하의 온도 범위를 만족할 수 있다.In one embodiment of the present application, the first absorbent can satisfy a temperature range of 10°C or more and 60°C or less.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 흡수제는 10℃ 이상 60℃ 이하, 바람직하게는 20℃ 이상 50℃ 이하, 가장 바람직하게는 30℃ 이상 50℃ 이하의 온도범위를 만족할 수 있다.In another embodiment, the first absorbent can satisfy a temperature range of 10°C to 60°C, preferably 20°C to 50°C, and most preferably 30°C to 50°C.

상기와 같이 제1 흡수제의 온도 범위가 상기 범위를 만족하는 것으로, 상기 범위를 만족함에 따라 제1 단계의 냉각탑으로 포함될 때, 냉각탑의 내부 온도 범위와 유사 범위로 조절되어 냉각탑의 내부 용량을 줄여 경제성을 향상시킬 수 있는 특징을 갖게 된다.As described above, the temperature range of the first absorbent satisfies the above range, and as it satisfies the above range, when included in the cooling tower of the first stage, it has the characteristic of being able to improve economy by reducing the internal capacity of the cooling tower by controlling it to a range similar to the internal temperature range of the cooling tower.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 바이오 원료의 반응 생성물에 포함된 아크릴산 100 중량부 기준 상기 제1 고비점 물질에 포함되는 아크릴산은 95 중량부 이상을 포함할 수있다.In one embodiment of the present application, the acrylic acid included in the first high boiling point substance may be included in an amount of 95 parts by weight or more based on 100 parts by weight of acrylic acid included in the reaction product of the bio-raw material.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 바이오 원료의 반응 생성물에 포함된 아크릴산 100 중량부 기준 상기 제1 고비점 물질에 포함되는 아크릴산은 95 중량부 이상, 바람직하게는 97 중량부 이상, 더욱 바람직하게는 99 중량부 이상일 수 있으며, 100 중량부 이하일 수 있다.In another embodiment, the amount of acrylic acid included in the first high boiling point substance may be 95 parts by weight or more, preferably 97 parts by weight or more, more preferably 99 parts by weight or more, and may be 100 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of acrylic acid included in the reaction product of the bio-raw material.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 바이오 원료의 반응 생성물에 포함된 아세트알데하이드 100 중량부 기준 상기 제1 저비점 물질에 포함되는 아세트알데하이드는 90 중량부 이상을 포함할 수있다.In one embodiment of the present application, the acetaldehyde included in the first low boiling point substance may be included in an amount of 90 parts by weight or more based on 100 parts by weight of acetaldehyde included in the reaction product of the bio-raw material.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 바이오 원료의 반응 생성물에 포함된 아세트알데하이드 100 중량부 기준 상기 제1 저비점 물질에 포함되는 아세트알데하이드는 90 중량부 이상, 바람직하게는 93 중량부 이상, 더욱 바람직하게는 95 중량부 이상일 수 있으며, 100 중량부 이하, 바람직하게는 99 중량부 이하일 수 있다.In another embodiment, the acetaldehyde included in the first low-boiling-point substance may be 90 parts by weight or more, preferably 93 parts by weight or more, more preferably 95 parts by weight or more, based on 100 parts by weight of acetaldehyde included in the reaction product of the bio-raw material, and may be 100 parts by weight or less, preferably 99 parts by weight or less.

즉, 상기 제1 단계는 아세트알데하이드와 아크릴산을 분리하는 공정에 해당하는 것으로, 특히 후술하는 제2 단계에서 압축 공정 진행 및 제1 저비점 물질상 소량 포함될 수 있는 아크릴산도 함께 회수하여, 제1 단계에 따라 분리된 아크릴산의 회수율이 높은 것을 본 발명의 특징으로 한다.That is, the first step corresponds to a process for separating acetaldehyde and acrylic acid, and in particular, in the second step described below, a compression process is performed and acrylic acid, which may be included in a small amount in the first low-boiling-point material phase, is also recovered, so that the recovery rate of acrylic acid separated according to the first step is high, which is a feature of the present invention.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질을 증류하여 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2-1 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제2-1 고비점 물질을 분리하는 제2-1 단계를 제공한다.In one embodiment of the present application, a second-first step is provided for distilling a first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA) to separate a second-first low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) and a second-first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA).

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2-1 단계는 상기 제1 단계에서 냉각탑의 하부로 배출되는 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질을 한번 더 증류하는 단계로, 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2-1 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제2-1 고비점 물질을 분리하는 공정에 해당한다.In one embodiment of the present application, the step 2-1 is a step of once again distilling the first high boiling point substance including acrylic acid (AA) discharged to the bottom of the cooling tower in the step 1, and corresponds to a process of separating the second low boiling point substance including acetaldehyde (ACHO) and the second high boiling point substance including acrylic acid (AA).

즉, 상기와 같은 제2-1 단계의 공정을 통하여, 제1 단계에서 냉각탑의 하부로 배출될 수 있는 아세트알데하이드를 추가로 분리하여 고수율 및 고순도의 아크릴산을 획득할 수 있음과 동시에, 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2-1 저비점 물질을 획득하여, 후술하는 단계의 분리공정을 거쳐 고수율 및 고순도의 아세트알데하이드를 또한 수득할 수 있는 특징을 갖게 된다.That is, through the above-described 2-1 step process, acetaldehyde, which can be discharged to the bottom of the cooling tower in the 1st step, can be additionally separated to obtain high-yield and high-purity acrylic acid, and at the same time, a 2-1 low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) can be obtained, and through the separation process in the step described below, acetaldehyde can also be obtained in a high-yield and high-purity manner.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질은 물; 아크릴산; 및 아세트알데하이드를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present application, the first high boiling point substance including acrylic acid (AA) may include water; acrylic acid; and acetaldehyde.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질에 포함된 아크릴산 100 중량부 기준 상기 제2-1 고비점 물질에 포함되는 아크릴산 95 중량부 이상일 수 있다.In one embodiment of the present application, the amount of acrylic acid included in the second-first high-boiling-point substance may be at least 95 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid included in the first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA).

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질에 포함된 아크릴산 100 중량부 기준 상기 제2-1 고비점 물질에 포함되는 아크릴산 95 중량부 이상, 바람직하게는 97 중량부 이상, 더욱 바람직하게는 99 중량부 이상일 수 있으며, 100 중량부 이하, 바람직하게는 99.99 중량부 이하일 수 있다.In another embodiment, the amount of acrylic acid included in the second-first high-boiling-point substance may be 95 parts by weight or more, preferably 97 parts by weight or more, more preferably 99 parts by weight or more, based on 100 parts by weight of acrylic acid included in the first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA), and may be 100 parts by weight or less, preferably 99.99 parts by weight or less.

상기와 같이 본 발명에 따른 아크릴산의 제조 공정의 경우 제1 단계에서 흡수제를 첨가 및 냉각하는 공정 및 제2-1 단계에서 알데하이드를 다시 한번 분리하는 단계를 거쳐, 최종적으로 생성되는 제2-1 고비점 물질에 포함되는 아크릴산의 수율을 높게 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.As described above, the manufacturing process of acrylic acid according to the present invention is characterized in that it can form a high yield of acrylic acid included in the 2-1 high-boiling-point substance finally produced through a process of adding and cooling an absorbent in the first step and a process of separating aldehyde once again in the 2-1 step.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2-1 고비점 물질은 정제되어 최종 아크릴산을 획득할 수 있다.In one embodiment of the present application, the 2-1 high boiling point material can be purified to obtain the final acrylic acid.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질에 포함된 아세트알데하이드 100 중량부 기준 상기 제2-1 저비점 물질에 포함되는 아세트알데하이드 95 중량부 이상일 수 있다.In one embodiment of the present application, the amount of acetaldehyde included in the second-first low-boiling-point substance may be 95 parts by weight or more based on 100 parts by weight of acetaldehyde included in the first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA).

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질에 포함된 아세트알데하이드 100 중량부 기준 상기 제2-1 저비점 물질에 포함되는 아세트알데하이드 95 중량부 이상, 바람직하게는 96 중량부 이상, 더욱 바람직하게는 97 중량부 이상일 수 있으며, 100 중량부 이하, 바람직하게는 99.99 중량부 이하일 수 있다.In another embodiment, the amount of acetaldehyde included in the second-1 low-boiling-point substance may be 95 parts by weight or more, preferably 96 parts by weight or more, more preferably 97 parts by weight or more, based on 100 parts by weight of acetaldehyde included in the first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA), and may be 100 parts by weight or less, preferably 99.99 parts by weight or less.

상기와 같이, 고수율의 아크릴산을 획득할 수 있음과 동시에, 상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질에 포함된 아세트알데하이드를 다시 분리하여, 후술하는 공정을 거쳐 아세트알데하이드 또한 제품화할 수 있는 특징을 갖게 된다.As described above, it is possible to obtain a high yield of acrylic acid, and at the same time, it is possible to separate acetaldehyde contained in the first high boiling point substance including acrylic acid (AA) again, and to commercialize acetaldehyde through the process described below.

도 2는 본 출원에 따른 아크릴산의 제조 공정의 개략도로, 상기 제2-1 단계는 구체적으로 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질(3)을 증류탑(E)을 통하여 분리하여, 아크릴산(AA)을 포함하는 제2-1 고비점 물질(12)을 수득하고, 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2-1 저비점 물질(13)을 후술하는 공정으로 공급하는 것을 확인할 수 있다.FIG. 2 is a schematic diagram of a manufacturing process of acrylic acid according to the present application, and it can be confirmed that the step 2-1 specifically separates a first high-boiling-point substance (3) containing acrylic acid (AA) through a distillation tower (E), obtains a second-first high-boiling-point substance (12) containing acrylic acid (AA), and supplies a second-first low-boiling-point substance (13) containing acetaldehyde (ACHO) to a process described below.

이 때 후술하는 제4 단계에서, 상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질 또는 아크릴산(AA)을 포함하는 제2-1 고비점 물질(12)을 정제하여 최종의 아크릴산 수득할 수 있다.At this time, in the fourth step described later, the first high boiling point substance containing acrylic acid (AA) or the second-first high boiling point substance containing acrylic acid (AA) (12) can be purified to obtain the final acrylic acid.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질을 압축하여 응축된 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제2 고비점 물질을 분리하는 제2 단계를 제공한다.In one embodiment of the present application, a second step is provided of compressing a first low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) to separate a second low-boiling-point substance including condensed acetaldehyde (ACHO) and a second high-boiling-point substance including acrylic acid (AA).

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 단계는 상기 제1 단계에서 냉각탑의 상부로 배출되는 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질을 압축 및 응축하는 단계로, 상기 응축하는 단계를 통하여 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제2 고비점 물질을 분리할 수 있고, 특히 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질을 응축하는 공정을 포함하여 후술하는 제3 단계의 공정의 압력을 높여 운전할 수 있고, 이에 따라 제2 흡수제의 냉각시키기 위한 냉매의 사용량을 최소화할 수 있는 특징을 갖게 된다.In one embodiment of the present application, the second step is a step of compressing and condensing a first low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) discharged to the upper portion of the cooling tower in the first step, and through the condensing step, the second low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) and the second high-boiling-point substance including acrylic acid (AA) can be separated, and in particular, the pressure of the third step process described below can be increased and operated, including the process of condensing the second low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO), and thus the amount of refrigerant used for cooling the second absorbent can be minimized.

즉, 상기와 같은 제2 단계의 공정을 통하여, 제1 단계에서 냉각탑의 상부로 배출될 수 있는 아크릴산을 추가로 분리하여 제2 고비점 물질을 포함하여, 다시 액상 순환을 통하여 제1 단계로 포함시켜 고수율 및 고순도의 아크릴산을 획득할 수 있음과 동시에, 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질을 응축하여, 후술하는 제3 단계의 분리공정을 거쳐 고수율 및 고순도의 아세트알데하이드를 수득할 수 있는 특징을 갖게 된다.That is, through the second stage process as described above, acrylic acid, which can be discharged to the top of the cooling tower in the first stage, is additionally separated, and the second high-boiling-point substance is included again in the first stage through liquid circulation, thereby obtaining high-yield and high-purity acrylic acid, and at the same time, the second low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) is condensed, and through the third stage separation process described below, acetaldehyde is obtained in a high-yield and high-purity manner.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 단계는 압축기를 통하여 압축 및 응축하는 단계를 포함하며, 상기 압축기의 배출 압력은 1.2 bar 이상 10.0 bar 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for producing acrylic acid is provided, wherein the second step includes a step of compressing and condensing through a compressor, and the discharge pressure of the compressor is 1.2 bar or more and 10.0 bar or less.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 압축기의 배출 압력은 1.5 bar 이상 10.0 bar 이하, 바람직하게는 2.5 bar 이상 7.0 bar 이하, 더욱 바람직하게는 상기 압축기의 배출 압력은 3.0 bar 이상 5.0 bar 이하일 수 있다.In another embodiment, the discharge pressure of the compressor may be 1.5 bar or more and 10.0 bar or less, preferably 2.5 bar or more and 7.0 bar or less, and more preferably the discharge pressure of the compressor may be 3.0 bar or more and 5.0 bar or less.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 단계에서의 압축비는 1.0 이상인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for manufacturing acrylic acid is provided, wherein the compression ratio in the second step is 1.0 or more.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 단계에서의 압축비는 1.0 이상, 바람직하게는 1.2 이상일 수 있으며, 2.5 이하, 바람직하게는 2.0 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In another embodiment, a process for producing acrylic acid is provided, wherein the compression ratio in the second step may be 1.0 or more, preferably 1.2 or more, and 2.5 or less, preferably 2.0 or less.

상기 압축비는 컴프레서 압축비를 의미하는 것으로 구체적으로 상기 제2 단계의 압축기에 투입된 후 배출된 압력(outlet 압력)/압축기에 투입되기 전의 압력(inlet 압력)을 의미할 수 있다.The above compression ratio refers to the compressor compression ratio, and can specifically mean the pressure discharged after being fed into the compressor of the second stage (outlet pressure)/the pressure before being fed into the compressor (inlet pressure).

상기와 같이 제2 단계에 있어 압축기의 배출 압력이 상기 범위를 가짐에 따라, 상기 제1 단계의 냉각탑 상부로 함께 포함될 수 있는 아크릴산과 아세트알데하이드를 효과적으로 분리할 수 있으며, 특히 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질을 적정 범위로 응축하여, 공정 중 제2 흡수제를 냉각시키기 위한 냉매의 사용량을 최소화할 수 있어 경제성이 우수한 특징을 갖게 된다.As described above, since the discharge pressure of the compressor in the second stage has the above range, acrylic acid and acetaldehyde, which may be included together in the upper part of the cooling tower of the first stage, can be effectively separated, and in particular, the second low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) is condensed to an appropriate range, so that the amount of refrigerant used for cooling the second absorbent during the process can be minimized, resulting in excellent economic efficiency.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 단계의 아크릴산(AA)을 포함하는 제2 고비점 물질을 상기 제1 단계로 순환하는 단계를 더 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for producing acrylic acid is provided, further comprising a step of circulating a second high boiling point material including acrylic acid (AA) of the second step to the first step.

본 출원에 따른 아크릴산의 제조 공정은 상기 제1 단계의 상부로 배출될 수 있는 아크릴산을 상기 제2 단계를 통하여 다시 아크릴산(AA)을 포함하는 제2 고비점 물질로 분리하고, 상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제2 고비점 물질을 다시 제1 단계로 포함시키는 순환 흐름을 갖는 것으로, 바이오 원료에 포함될 수 있는 아크릴산의 손실을 최소화 할 수 있어 경제성이 우수한 특징을 갖게 된다.The manufacturing process of acrylic acid according to the present application has a circulating flow in which acrylic acid, which may be discharged from the upper portion of the first stage, is separated again into a second high-boiling-point substance including acrylic acid (AA) through the second stage, and the second high-boiling-point substance including acrylic acid (AA) is incorporated back into the first stage, thereby minimizing the loss of acrylic acid that may be included in bio-raw materials, and thus has excellent economic efficiency.

즉, 상기 제2 단계에서 아크릴산(AA)을 포함하는 제2 고비점 물질은 제1 단계의 냉각탑의 상단에 투입되며, 이 때, 제1 단계에서 포함되는 바이오 원료의 반응 생성물은 냉각탑의 하단에 투입되어 함께, 재 분리가 이루어질 수 있다.That is, in the second step, the second high boiling point material including acrylic acid (AA) is injected into the upper part of the cooling tower of the first step, and at this time, the reaction product of the bio-raw material included in the first step is injected into the lower part of the cooling tower so that re-separation can be performed together.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 단계의 공정은 한 단계의 압축 및 응축 공정으로 진행될 수 있으며, 추가로 다단계의 압축 공정으로 진행될 수 있다.In one embodiment of the present application, the second stage process may be performed as a one-stage compression and condensation process, and may additionally be performed as a multi-stage compression process.

즉 본원 발명에 따른 아크릴산의 제조 공정은 상기와 같이 제2 단계의 압축 및 응축하는 단계를 갖는 것을 주된 특징으로 하는 것으로, 상기와 같은 공정을 통하여 고순도 및 고수율의 아크릴산 및 아세트알데하이드를 각각 제품화할 수 있으며, 또한 사용되는 냉매의 양을 최소화할 수 있어 경제적으로도 우수한 공정을 제공하는 것을 특징으로 한다.That is, the manufacturing process of acrylic acid according to the present invention is characterized by having a second compression and condensation step as described above, and through the process as described above, acrylic acid and acetaldehyde can be respectively manufactured into products with high purity and high yield, and also the amount of refrigerant used can be minimized, thereby providing an economically excellent process.

도 1 및 도 2는 본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산의 제조 공정에 대한 개략도로, 구체적으로 상기 제2 단계를 확인할 수 있다. 구체적으로 상기 냉각탑(A)의 상부로 배출된 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질(4)을 압축기(B)에 공급하여, 응축된 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질(6) 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제2 고비점 물질(5)을 분리하는 것을 확인할 수 있으며, 특히 분리된 아크릴산(AA)을 포함하는 제2 고비점 물질(5)을 재차 냉각탑(A)으로 공급하여 냉각탑(A)의 상부로 배출될 수 있는 아크릴산의 손실을 최소화하는 것을 확인할 수 있다.FIG. 1 and FIG. 2 are schematic diagrams of a manufacturing process of acrylic acid according to one embodiment of the present application, and specifically, the second step can be confirmed. Specifically, it can be confirmed that the first low-boiling-point substance (4) including acetaldehyde (ACHO) discharged from the upper portion of the cooling tower (A) is supplied to the compressor (B), and the second low-boiling-point substance (6) including condensed acetaldehyde (ACHO) and the second high-boiling-point substance (5) including acrylic acid (AA) are separated, and in particular, it can be confirmed that the second high-boiling-point substance (5) including the separated acrylic acid (AA) is supplied again to the cooling tower (A) to minimize the loss of acrylic acid that may be discharged from the upper portion of the cooling tower (A).

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질에 제2 흡수제를 첨가 및 냉각하여 제1 비압축성 물질 및 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제3 저비점 물질을 분리하는 제3 단계를 제공한다.In one embodiment of the present application, a third step is provided of adding a second absorbent to the second low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) and cooling the same to separate the first incompressible substance and the third low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO).

본 출원의 아크릴산의 제조 공정에 있어, 상기 제3 단계는 상기 제1 단계에서 냉각탑의 상부로 배출되는 제2 저비점 물질에 제2 흡수제를 첨가 및 냉각하는 공정으로, 이와 같은 공정을 통하여 아크릴산의 제조 공정상 부산물로 생성되는 아세트알데하이드 또한 제품화할 수 있는 특징을 갖게 된다. 즉, 본원 발명의 특징으로 볼 수 있는 고순도의 아크릴산을 획득함과 동시에 고순도의 아세트알데하이드 또한 제품화하는 단계로 본 발명의 주된 특징이 될 수 있다.In the manufacturing process of acrylic acid of the present application, the third step is a step of adding a second absorbent to the second low-boiling-point substance discharged to the upper part of the cooling tower in the first step and cooling it, and through this process, acetaldehyde, which is generated as a by-product in the manufacturing process of acrylic acid, can also be manufactured into a product. That is, the step of obtaining high-purity acrylic acid, which can be regarded as a feature of the present invention, and also manufacturing high-purity acetaldehyde into a product can be the main feature of the present invention.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제3 단계는 흡수탑을 통하여 분리하는 단계를 포함하고, 상기 흡수탑의 온도는 0℃ 이상 150℃ 이하이고, 상기 흡수탑의 내부 압력은 0.5 bar 이상 10.0 bar 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for producing acrylic acid is provided, wherein the third step includes a step of separating through an absorption tower, the temperature of the absorption tower is 0°C or more and 150°C or less, and the internal pressure of the absorption tower is 0.5 bar or more and 10.0 bar or less.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제3 단계의 흡수탑의 내부 압력은 0.5 bar 이상 10.0 bar 이하, 바람직하게는 1.0 bar 이상 8.0 bar 이하, 더욱 바람직하게는 1.5 bar 이상 5.0 bar 이하일 수 있으며, 구체적으로 3.0 bar를 만족할 수 있다.In another embodiment, the internal pressure of the absorption tower of the third stage may be 0.5 bar or more and 10.0 bar or less, preferably 1.0 bar or more and 8.0 bar or less, more preferably 1.5 bar or more and 5.0 bar or less, and specifically may satisfy 3.0 bar.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제3 단계의 흡수탑의 내부 온도는 0℃ 이상, 바람직하게는 5℃ 이상, 더욱 바람직하게는 10℃ 이상일 수 있으며, 150℃ 이하, 바람직하게는 100℃ 이하 일 수 있다.In another embodiment, the internal temperature of the absorption tower of the third stage may be 0°C or higher, preferably 5°C or higher, more preferably 10°C or higher, and may be 150°C or lower, preferably 100°C or lower.

상기와 같이 제3 단계 상의 흡수탑의 내부 온도 및 압력이 상기 범위를 만족함에 따라, 흡수탑의 상부로 배출되는 제2 저비점 물질에 포함되는 아세트알데하이드를 고수율 및 고순도로 제품화할 수 있으며, 특히 상기 제2 저비점 물질에 포함되는 제1 비압축성 물질과 분리 공정이 원활하게 진행될 수 있어 아크릴산의 수득과 동시에 아세트알데하이드를 고수율 및 고순도로 획득할 수 있는 특징을 갖게 된다.As described above, when the internal temperature and pressure of the absorption tower in the third stage satisfies the above ranges, acetaldehyde included in the second low-boiling-point substance discharged from the upper portion of the absorption tower can be manufactured into a product with high yield and high purity, and in particular, the separation process with the first incompressible substance included in the second low-boiling-point substance can proceed smoothly, so that acetaldehyde can be obtained with high yield and high purity at the same time as acrylic acid is obtained.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제3 단계의 상기 제1 비압축성 물질에 포함되는 아세트알데하이드(ACHO)가 상기 바이오 원료의 반응 생성물 내 아세트알데하이드 100 중량부 대비 1 중량부 이하를 포함하도록 제2 흡수제를 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for producing acrylic acid is provided, wherein the second absorbent is included so that acetaldehyde (ACHO) included in the first incompressible material of the third step is included in an amount of 1 part by weight or less relative to 100 parts by weight of acetaldehyde in the reaction product of the bio-raw material.

본 발명에 따른 상기 제3 단계는 상기 제2 흡수제의 함량을 조절하여, 상기 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질에 바이오 원료의 반응 생성물 중 아세트알데하이드를 모두 상기 흡수탑의 하부로 배출될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.The third step according to the present invention is characterized in that the content of the second absorbent is adjusted so that all acetaldehyde among the reaction products of the bio-raw material and the second low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) can be discharged to the lower portion of the absorption tower.

구체적으로 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제3 단계의 상기 제1 비압축성 물질에 포함되는 아세트알데하이드(ACHO)가 상기 바이오 원료의 반응 생성물 내 아세트알데하이드 100 중량부 대비 5 중량부 이하, 바람직하게는 1.5 중량부 이하, 더욱 바람직하게는 1.0중량부 이하일 수 있으며, 0 중량부 이상, 바람직하게는 0.01 중량부 이상일 수 있다.Specifically, in one embodiment of the present application, acetaldehyde (ACHO) included in the first incompressible material of the third step may be 5 parts by weight or less, preferably 1.5 parts by weight or less, more preferably 1.0 parts by weight or less, relative to 100 parts by weight of acetaldehyde in the reaction product of the bio-raw material, and may be 0 parts by weight or more, preferably 0.01 parts by weight or more.

즉, 본 출원에 따른 아크릴산의 제조 공정의 경우, 다른 하나의 특징으로 부산물로 생성되는 아세트알데하이드를 제품화하는 것으로, 상기와 같이 제2 흡수제의 양을 조절하여 아세트알데하이드의 손실분을 최소화할 수 있는 특징을 갖게 된다.That is, in the case of the manufacturing process of acrylic acid according to the present application, another feature is that acetaldehyde, which is generated as a by-product, is commercialized, and thus, the loss of acetaldehyde can be minimized by controlling the amount of the second absorbent as described above.

본 출원의 아크릴산의 제조 공정에 있어서, 상기와 같이 제3 단계 진행시 제2 흡수제를 상기 함량범위로 포함하는 것으로, 특히 상기 범위를 포함함에 따라 아세트알데하이드 및 비압축성 물질 등을 포함하는 제2 저비점 물질에 있어, 상기 제3 단계의 흡수탑의 하부로 아세트알데하이드를 포함하는 제3 저비점 물질만을 배출되도록 조절하여, 최종 생산되는 아세트알데하이드의 수율 및 순도를 높일 수 있는 특징을 갖게 된다.In the manufacturing process of acrylic acid of the present application, by including the second absorbent in the above content range during the third step as described above, and particularly by including the above range, only the third low-boiling-point substance including acetaldehyde and incompressible substances is discharged from the bottom of the absorption tower of the third step in the second low-boiling-point substance including acetaldehyde, thereby increasing the yield and purity of the acetaldehyde finally produced.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 흡수제는 상기 아세트알데하이드(ACHO)의 기준 끓는점(NBP, Normal Boiling point)보다 고비점 물질로, 비점차이가 20℃ 이상인 물질을 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for manufacturing acrylic acid is provided, wherein the second absorbent includes a substance having a higher boiling point than the normal boiling point (NBP) of acetaldehyde (ACHO) and a boiling point difference of 20°C or more.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 흡수제는 상기 아세트알데하이드(ACHO)의 기준 끓는점(NBP, Normal Boiling point)보다 고비점 물질로, 비점차이가 20℃ 이상 100℃ 이하인 물질을 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In another embodiment, a process for manufacturing acrylic acid is provided, wherein the second absorbent includes a substance having a higher boiling point than the normal boiling point (NBP) of acetaldehyde (ACHO), and a boiling point difference of 20°C or more and 100°C or less.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 흡수제는 상기 아세트알데하이드(ACHO)의 기준 끓는점(NBP, Normal Boiling point)보다 고비점 물질로, 비점차이가 20℃ 이상 100℃ 이하, 바람직하게는 비점차이가 30℃ 이상 90℃ 이하, 더욱 바람직하게는 비점차이가 50℃ 이상 80℃ 이하인 물질을 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In another embodiment, a process for producing acrylic acid is provided, wherein the second absorbent comprises a substance having a higher boiling point than the normal boiling point (NBP) of acetaldehyde (ACHO), and a boiling point difference of 20°C or more and 100°C or less, preferably a boiling point difference of 30°C or more and 90°C or less, and more preferably a boiling point difference of 50°C or more and 80°C or less.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 흡수제는 상기 아세트알데하이드의 비점보다 고비점 물질일 수 있다.In another embodiment, the second absorbent may be a substance having a higher boiling point than that of acetaldehyde.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 흡수제는 물 및 아크릴산으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present application, the second absorbent may include at least one selected from the group consisting of water and acrylic acid.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 흡수제는 -5℃ 이상 20℃ 이하의 온도 범위를 만족할 수 있다.In one embodiment of the present application, the second absorbent can satisfy a temperature range of -5°C to 20°C.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 흡수제는 -5℃ 이상 20℃ 이하, 바람직하게는 5℃ 이상 15℃ 이하, 가장 바람직하게는 5℃ 이상 10℃ 이하의 온도범위를 만족할 수 있다.In another embodiment, the second absorbent can satisfy a temperature range of -5°C to 20°C, preferably 5°C to 15°C, and most preferably 5°C to 10°C.

상기와 같이 제2 흡수제의 온도 범위가 상기 범위를 만족하는 것으로, 상기 범위를 만족함에 따라 제3 단계의 흡수탑으로 포함될 때, 흡수탑의 내부 온도 범위와 유사 범위로 조절되어 흡수탑의 내부 용량을 줄여 경제성을 향상시킬 수 있는 특징을 갖게 된다.As described above, the temperature range of the second absorbent satisfies the above range, and when included in the absorption tower of the third stage, the temperature range of the absorption tower is adjusted to a similar range, thereby reducing the internal capacity of the absorption tower and improving economic efficiency.

또한, 본 출원에 따른 아크릴산의 제조 공정의 경우, 전술한 제2 단계에서 압축 공정을 추가하여, 아세트알데하이드 분리에 사용되는 상기 제3 단계의 흡수탑의 압력을 높여 운전할 수 있으며, 이에 따라 아세트알데하이드의 응축에 유리하므로 제2 흡수제의 사용량을 줄일 수 있으며, 제2 흡수제의 사용량이 줄어 제2 흡수제를 냉각시키기 위한 냉각 열량이 줄어, 냉매의 사용량을 줄일 수 있는 특징을 갖게 된다.In addition, in the case of the manufacturing process of acrylic acid according to the present application, by adding a compression process in the second step described above, the pressure of the absorption tower of the third step used for acetaldehyde separation can be increased and operated, thereby being advantageous for condensation of acetaldehyde, so that the amount of the second absorbent can be reduced, and since the amount of the second absorbent is reduced, the amount of cooling heat for cooling the second absorbent is reduced, so that the amount of refrigerant can be reduced.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 저비점 물질에 포함된 아세트알데하이드 100 중량부 기준 상기 제3 저비점 물질에 포함되는 아세트알데하이드는 95 중량부 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present application, the acetaldehyde contained in the third low-boiling-point substance may be contained in an amount of 95 parts by weight or more based on 100 parts by weight of acetaldehyde contained in the second low-boiling-point substance.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 저비점 물질에 포함된 아세트알데하이드 100 중량부 기준 상기 제3 저비점 물질에 포함되는 아세트알데하이드는 95 중량부 이상, 바람직하게는 97 중량부 이상, 더욱 바람직하게는 99 중량부 이상일 수 있으며, 100 중량부 이하, 바람직하게는 99.9 중량부 이하일 수 있다.In another embodiment, the acetaldehyde contained in the third low-boiling-point substance may be 95 parts by weight or more, preferably 97 parts by weight or more, more preferably 99 parts by weight or more, based on 100 parts by weight of acetaldehyde contained in the second low-boiling-point substance, and may be 100 parts by weight or less, preferably 99.9 parts by weight or less.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 비압축성 물질은 일산화탄소, 이산화탄소 및 불활성 가스를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present application, the first incompressible material may include carbon monoxide, carbon dioxide and an inert gas.

도 1 및 도 2에서 본 출원의 제3 단계를 확인할 수 있으며, 구체적으로 제2 저비점 물질(6)을 흡수탑(C)으로 공급한 후, 제2 흡수제(8)를 공급하여, 불활성 가스를 포함하는 제1 비압축성 물질(9)과 제3 저비점 물질(10)을 분리하는 공정을 확인할 수 있다.The third step of the present application can be confirmed in FIG. 1 and FIG. 2, and specifically, the process of supplying the second low-boiling-point material (6) to the absorption tower (C) and then supplying the second absorbent (8) to separate the first incompressible material (9) containing an inert gas and the third low-boiling-point material (10) can be confirmed.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제3 저비점 물질을 분리하여, 아세트알데하이드 및 상기 제2 흡수제를 분리하는 단계를 더 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for producing acrylic acid is provided, further comprising a step of separating a third low boiling point substance including acetaldehyde (ACHO) to separate acetaldehyde and the second absorbent.

상기 공정은 전술한 제2-1 단계의 공정을 진행하지 않는 경우, 아세트알데하이드를 획득하기 위한 공정에 해당한다.The above process corresponds to a process for obtaining acetaldehyde when the process of step 2-1 described above is not performed.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질 및 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제3 저비점 물질을 분리하여, 아세트알데하이드 및 상기 제2 흡수제를 분리하는 단계를 더 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In another embodiment, a process for producing acrylic acid is provided, further comprising a step of separating a second low boiling point substance containing acetaldehyde (ACHO) and a third low boiling point substance containing acetaldehyde (ACHO), thereby separating acetaldehyde and the second absorbent.

상기 공정은 전술한 제2-1 단계의 공정을 진행한 경우, 아세트알데하이드를 획득하기 위한 공정에 해당한다.The above process corresponds to a process for obtaining acetaldehyde when the process of step 2-1 described above is performed.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 단계는 분리탑을 통하여 분리하는 단계를 포함하고, 상기 분리탑의 온도는 10℃ 이상 200℃ 이하이고, 상기 분리탑의 내부 압력은 0.3 bar 이상 10.0 bar 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for producing acrylic acid is provided, wherein the step includes a step of separating through a separation tower, the temperature of the separation tower is 10°C or more and 200°C or less, and the internal pressure of the separation tower is 0.3 bar or more and 10.0 bar or less.

본 출원의 일 실시상태에 있어서 상기 단계는 제3-1 단계로 나타낼 수 있다.In one embodiment of the present application, the above step can be represented as step 3-1.

즉, 상기 제3-1 단계의 공정은 아세트알데하이드를 제품화를 위하여 제2 흡수제를 분리하고, 순수한 아세트알데하이드를 획득하는 공정에 해당한다.That is, the process of the above step 3-1 corresponds to the process of separating the second absorbent for commercializing acetaldehyde and obtaining pure acetaldehyde.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 3-1단계의 분리탑의 내부 압력은 0.3 bar 이상 10.0 bar 이하, 바람직하게는 1.0 bar 이상 8.0 bar 이하, 더욱 바람직하게는 2.0 bar 이상 5.0 bar 이하일 수 있으며, 구체적으로 3.0 bar를 만족할 수 있다.In another embodiment, the internal pressure of the separation tower of step 3-1 may be 0.3 bar or more and 10.0 bar or less, preferably 1.0 bar or more and 8.0 bar or less, more preferably 2.0 bar or more and 5.0 bar or less, and specifically 3.0 bar may be satisfied.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 단계의 분리탑의 내부 온도는 10℃ 이상, 바람직하게는 20℃ 이상, 더욱 바람직하게는 40℃ 이상일 수 있으며, 200℃ 이하, 바람직하게는 150℃ 이하 일 수 있다.In another embodiment, the internal temperature of the separation tower of the above step may be 10°C or higher, preferably 20°C or higher, more preferably 40°C or higher, and may be 200°C or lower, preferably 150°C or lower.

상기와 같이 분리탑의 내부 온도 및 압력이 상기 범위를 만족함에 따라, 제3 단계의 흡수탑의 하부로 배출되는 제3 저비점 물질에 포함되는 아세트알데하이드를 고수율 및 고순도로 제품화할 수 있으며, 특히 상기 제3 저비점 물질에 포함되는 제2 흡수제와의 분리 공정이 원활하게 진행될 수 있어 아크릴산의 수득과 동시에 아세트알데하이드를 고수율 및 고순도로 획득할 수 있는 특징을 갖게 된다.As described above, when the internal temperature and pressure of the separation tower satisfy the above ranges, acetaldehyde included in the third low-boiling-point substance discharged from the lower portion of the absorption tower in the third stage can be manufactured into a product with high yield and high purity, and in particular, the separation process with the second absorbent included in the third low-boiling-point substance can proceed smoothly, so that acetaldehyde can be obtained with high yield and high purity at the same time as acrylic acid is obtained.

추가로, 상기와 같이 아세트알데하이드 및 상기 제2 흡수제를 분리한 후, 상기 제2 흡수제는 다시 액상 흐름을 통하여, 상기 제3 단계로 함께 포함될 수 있어, 제2 흡수제의 사용량 또한 최소화할 수 있는 특징을 갖게 되며, 특히 본 발명에 따른 아크릴산의 제조 공정의 경우, 상기와 같이 제2 단계의 공정을 통하여, 상기 분리된 제2 흡수제를 냉각하기 위한 냉매의 사용량을 줄일 수 있는 것을 주된 특징으로 한다.In addition, after separating acetaldehyde and the second absorbent as described above, the second absorbent can be included together in the third step through the liquid flow again, so that the amount of the second absorbent can also be minimized. In particular, the manufacturing process of acrylic acid according to the present invention has the main feature that the amount of refrigerant used to cool the separated second absorbent can be reduced through the process of the second step as described above.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아세트알데하이드 및 상기 제2 흡수제를 분리한 후, 상기 제2 흡수제를 냉매로 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present application, after separating the acetaldehyde and the second absorbent, a step of cooling the second absorbent with a refrigerant may be further included.

즉, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제3 단계에서 포함되는 제2 흡수제의 경우, 외부에서 공급하여 주는 제2 흡수제 및 상기와 같은 액상 흐름을 통하여 재사용되는 제2 흡수제를 포함할 수 있으며, 냉매로 냉각하는 단계를 포함하여, 상기 제2 흡수제의 온도는 -5℃ 이상 20℃ 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공할 수 있다.That is, in one embodiment of the present application, the second absorbent included in the third step may include a second absorbent supplied from the outside and a second absorbent reused through the liquid flow as described above, and a process for manufacturing acrylic acid may be provided, including a step of cooling with a refrigerant, so that the temperature of the second absorbent is -5°C or higher and 20°C or lower.

상기와 같이 제2 흡수제의 온도가 상기 범위를 만족함에 따라, 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질 내의 아세트알데하이드를 99 wt% 이상 흡수하도록 조정할 수 있는 특징을 갖게 된다.As described above, when the temperature of the second absorbent satisfies the above range, it has the characteristic of being able to be adjusted to absorb 99 wt% or more of acetaldehyde in the second low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO).

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아세트알데하이드의 순도는 95% 이상이고, 상기 바이오 원료의 반응 생성물 기준 회수율이 95% 이상인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In one embodiment of the present application, a process for producing acrylic acid is provided, wherein the purity of the acetaldehyde is 95% or higher, and the recovery rate based on the reaction product of the bio-raw material is 95% or higher.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 아세트알데하이드의 순도는 100% 이하, 99.99% 이하일 수 있다.In another embodiment, the purity of the acetaldehyde may be 100% or less, or 99.99% or less.

즉 본원 발명에 따른 아크릴산의 제조 공정에 있어, 바이오 원료의 반응 생성물에 제1 흡수제를 첨가(또는 미첨가) 및 냉각하여 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질을 분리하는 제1 단계 및 상기 압축하는 제2 단계를 포함함에 따라 최종 고순도, 고수율의 아크릴산을 제조할 수 있음과 동시에 상기의 제3 단계 및 분리탑을 통한 분리 공정을 공정상 포함함에 따라, 부산물로 생성되는 아세트알데하이드를 마찬가지로 고순도 및 고수율의 제품으로 제품화할 수 있어, 아크릴산과 아세트알데하이드를 모두 획득할 수 있는 것으로 바이오 공정의 경제성을 향상시킬 수 있는 특징을 갖게 된다.That is, in the manufacturing process of acrylic acid according to the present invention, by including the first step of adding (or not adding) a first absorbent to the reaction product of a bio-raw material and cooling it to separate the first low-boiling-point substance containing acetaldehyde (ACHO) and the first high-boiling-point substance containing acrylic acid (AA), and the second step of compressing it, final high-purity, high-yield acrylic acid can be manufactured, and at the same time, by including the third step and the separation process through a separation tower in the process, acetaldehyde generated as a by-product can likewise be commercialized as a high-purity and high-yield product, so that both acrylic acid and acetaldehyde can be obtained, thereby improving the economic feasibility of the bio-process.

본 발명 제조 공정은 특히 아크릴산의 합성에 유용하고 구체적으로 본 발명에서 얻어진 젖산을 포함한 증기 조성물을 탈수 촉매와 접촉시켜 아크릴산을 제조할 수 있다. 생성된 반응 가스는 냉각이나 포집액과의 접촉에 의해 포집 액화되고 추출 증류 결정화 등의 정제 공정을 거쳐 고순도의 아크릴산을 얻을 수 있다. 생성된 아크릴산은 흡수성 수지, 도료나 점착제 등의 원료로서 넓게 이용된다.The manufacturing process of the present invention is particularly useful for the synthesis of acrylic acid, and specifically, acrylic acid can be manufactured by contacting the vapor composition containing lactic acid obtained in the present invention with a dehydration catalyst. The generated reaction gas is captured and liquefied by cooling or contact with a collecting liquid, and high-purity acrylic acid can be obtained through a purification process such as extraction, distillation, or crystallization. The generated acrylic acid is widely used as a raw material for absorbent resins, paints, and adhesives.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

<<제조예Manufacturing example>>

하기의 실시예 및 비교예는 아스펜테크사의 아스펜플러스로 모사되었다.The following examples and comparative examples were simulated using AspenPlus from AspenTech.

실시예Example 11

상기 실시예 1의 운전 공정을 도 2에서 확인할 수 있으며, 도 2에 표시된 바와 같이, 각 단계별 포함되는 유량 및 유량 내 포함될 수 있는 주요 조성(물, 아크릴산 및 아세트알데하이드)의 중량비는 하기 표 1 내지 표 5와 같았다.The driving process of the above Example 1 can be confirmed in Fig. 2, and as shown in Fig. 2, the flow rates included in each step and the weight ratios of the main components (water, acrylic acid, and acetaldehyde) that can be included in the flow rates were as shown in Tables 1 to 5 below.

제1 단계Step 111223344유량(kg/hr)Flow rate (kg/hr)001488114881130901309092709270온도 (℃)Temperature (℃)00150150125.3125.349.2 to 86.949.2 to 86.9조성
(wt%)furtherance
(wt%)물water--50.450.457.357.31.41.4아크릴산Acrylic acid--33.633.638.2438.240.020.02아세트알데하이드Acetaldehyde--6.76.70.90.988.888.8

상기 제1 단계의 냉각탑의 냉각 온도는 약 50℃ 내지 125℃이며, 냉각탑 내부 압력은 3.0bar로 운전하였다.The cooling temperature of the cooling tower of the first stage was approximately 50℃ to 125℃, and the internal pressure of the cooling tower was operated at 3.0 bar.

상기 표 1의 4번 흐름에서 아세트알데하이드는 전체 공정을 1사이클 진행 후, 포함되는 아세트산의 회수 공정(제2 단계)을 포함하는 유량을 의미한다.In flow number 4 of Table 1 above, acetaldehyde refers to the flow rate including the recovery process of acetic acid (second stage) after the entire process has been performed for one cycle.

상기 제1 단계를 거쳐, 4번의 흐름(제1 저비점 물질)에 제2 단계의 압축 공정을 진행하였으며, 압축비는 1.7이었다. 상기 4번 흐름에서 압축기로 투입되는 제1 저비점 물질의 온도는 49.2℃였으며, 압축기로 포함되어 86.9℃로 상승하였고, 이후, 압축기를 거친 후술하는 제1 저비점 물질(6번 흐름)의 온도는 40.0℃였으며, 이후 제2 고비점 물질(5)은 다시 제1 단계로 순환되었다.After the above first step, the second compression process was performed on the fourth stream (the first low-boiling-point material), and the compression ratio was 1.7. The temperature of the first low-boiling-point material fed into the compressor in the fourth stream was 49.2°C, and increased to 86.9°C after being included in the compressor, and thereafter, the temperature of the first low-boiling-point material (the sixth stream) described after passing through the compressor was 40.0°C, and thereafter, the second high-boiling-point material (5) was circulated back to the first stage.

상기 제2-1 단계의 증류탑의 온도는 약 40℃ 내지 130℃이며, 증류탑 내부 압력은 2.5bar로 운전하였다.The temperature of the distillation tower in the above-mentioned Step 2-1 was approximately 40℃ to 130℃, and the internal pressure of the distillation tower was operated at 2.5 bar.

제3 단계Step 36688991010유량(kg/hr)Flow rate (kg/hr)179017903385338590990942664266온도 (℃)Temperature (℃)40405513.913.954.554.5조성
(wt%)furtherance
(wt%)물water0.30.396.296.20.20.276.476.4아크릴산Acrylic acid--2.62.6--2.02.0아세트알데하이드Acetaldehyde49.249.2--0.90.920.420.4

상기 제3 단계의 흡수탑의 온도는 약 14℃ 내지 55℃이며, 흡수탑 내부 압력은 4.5bar로 운전하였다. 또한 상기 제3 단계에서 포함되는 제2 흡수제의 기준 끓는점은 100℃ 였다.The temperature of the absorption tower in the third stage was approximately 14°C to 55°C, and the pressure inside the absorption tower was operated at 4.5 bar. In addition, the standard boiling point of the second absorbent included in the third stage was 100°C.

제3-1 단계Step 3-110101313111188유량(kg/hr)Flow rate (kg/hr)426642661701701023102333853385온도 (℃)Temperature (℃)54.554.539.239.25555조성
(wt%)furtherance
(wt%)물water76.476.423.723.73.53.596.296.2아크릴산Acrylic acid2.02.01.91.90.040.042.62.6아세트알데하이드Acetaldehyde20.420.472.672.696.496.4--

상기 제3-1 단계의 분리탑의 온도는 약 40℃ 내지 133℃이며, 분리탑 내부 압력은 3.0bar로 운전하였다. 특히, 상기 표 5에서 제2 흡수제를 냉각시키기 위한 냉매의 사용량은 0.12Gcal/hr로 확인되었다.The temperature of the separation tower of the above-mentioned 3-1 stage was approximately 40℃ to 133℃, and the internal pressure of the separation tower was operated at 3.0 bar. In particular, the amount of refrigerant used to cool the second absorbent in Table 5 was confirmed to be 0.12 Gcal/hr.

실시예Example 22

상기 실시예 2의 운전 공정을 도 2에서 확인할 수 있으며, 도 2에 표시된 바와 같이, 각 단계별 포함되는 유량 및 유량 내 포함될 수 있는 주요 조성(물, 아크릴산 및 아세트알데하이드)의 중량비는 하기 표 6 내지 표 10과 같았다.The driving process of the above Example 2 can be confirmed in Fig. 2, and as shown in Fig. 2, the flow rates included in each step and the weight ratios of the main components (water, acrylic acid, and acetaldehyde) that can be included in the flow rates were as shown in Tables 6 to 10 below.

특히, 상기 실시예 2는 실시예 1과는 달리 제1 흡수제를 제1 단계에 사용한 공정에 해당한다.In particular, the above Example 2 corresponds to a process in which the first absorbent was used in the first step, unlike Example 1.

제1 단계Step 111223344유량(kg/hr)Flow rate (kg/hr)1000100011787.911787.910285.910285.93090.33090.3온도 (℃)Temperature (℃)4040150150121.1121.188.1 to 117.788.1 to 117.7조성
(wt%)furtherance
(wt%)물water1000kg/hr
(100wt%)1000kg/hr
(100wt%)53.853.871.171.116.916.9아크릴산Acrylic acid--24.124.127.727.70.010.01아세트알데하이드Acetaldehyde--7.37.30.20.230.130.1

상기 제1 단계의 냉각탑의 냉각 온도는 약 88℃ 내지 121℃이며, 냉각탑 내부 압력은 2.5bar로 운전하였다. 또한 상기 제1 단계에서 포함되는 제1 흡수제의 기준 끓는점은 100℃ 였다.The cooling temperature of the cooling tower of the first stage was approximately 88°C to 121°C, and the internal pressure of the cooling tower was operated at 2.5 bar. In addition, the standard boiling point of the first absorbent included in the first stage was 100°C.

상기 표 6의 4번 흐름에서 아세트알데하이드는 전체 공정을 1사이클 진행 후, 포함되는 아세트산의 회수 공정(제2 단계)을 포함하는 유량을 의미한다.In flow number 4 of the above Table 6, acetaldehyde refers to the flow rate including the recovery process of acetic acid (second stage) after the entire process has been performed for one cycle.

상기 제1 단계를 거쳐, 4번의 흐름(제1 저비점 물질)에 제2 단계의 압축 공정을 진행하였으며, 압축비는 1.3이었다. 상기 4번 흐름에서 압축기로 투입되는 제1 저비점 물질의 온도는 88.1℃였으며, 압축기로 포함되어 117.7℃로 상승하였고, 이후, 압축기를 거친 후술하는 제1 저비점 물질(6번 흐름)의 온도는 40.0℃였으며, 이후 제2 고비점 물질(5)은 다시 제1 단계로 순환되었다.After the above first step, the second compression process was performed on the fourth stream (the first low-boiling-point substance), and the compression ratio was 1.3. The temperature of the first low-boiling-point substance fed into the compressor in the fourth stream was 88.1°C, and increased to 117.7°C after being included in the compressor, and thereafter, the temperature of the first low-boiling-point substance (the sixth stream) described after passing through the compressor was 40.0°C, and thereafter, the second high-boiling-point substance (5) was circulated back to the first step.

상기 제2-1 단계의 증류탑의 온도는 약 55℃ 내지 121℃이며, 증류탑 내부 압력은 2.5bar로 운전하였다.The temperature of the distillation tower in the above-mentioned Step 2-1 was approximately 55℃ to 121℃, and the internal pressure of the distillation tower was operated at 2.5 bar.

제3 단계Step 36688991010유량(kg/hr)Flow rate (kg/hr)25022502525052501645.31645.36106.66106.6온도 (℃)Temperature (℃)4040558.58.542.942.9조성furtherance물water1.31.396.196.10.20.283.183.1아크릴산Acrylic acid--3.53.50.010.013.03.0아세트알데하이드Acetaldehyde33.333.3--0.30.313.513.5

상기 제3 단계의 흡수탑의 온도는 약 9℃ 내지 43℃이며, 흡수탑 내부 압력은 3.0bar로 운전하였다. 또한 상기 제3 단계에서 포함되는 제2 흡수제의 기준 끓는점은 100℃였다.The temperature of the absorption tower in the third stage was about 9°C to 43°C, and the pressure inside the absorption tower was operated at 3.0 bar. In addition, the standard boiling point of the second absorbent included in the third stage was 100°C.

제3-1 단계Step 3-110101313111188유량(kg/hr)Flow rate (kg/hr)6106.66106.698.298.2885.4885.452505250온도 (℃)Temperature (℃)42.942.954.354.3404055조성furtherance물water83.183.169.769.74.74.796.196.1아크릴산Acrylic acid3.03.06.66.60.10.13.53.5아세트알데하이드Acetaldehyde13.513.522.522.595.295.2--

상기 제3-1 단계의 분리탑의 온도는 약 40℃ 내지 133℃이며, 분리탑 내부 압력은 3.0bar로 운전하였다. 특히, 상기 표 10에서 제2 흡수제를 냉각시키기 위한 냉매의 사용량은 0.18Gcal/hr로 확인되었다.The temperature of the separation tower of the above-mentioned 3-1 stage was approximately 40℃ to 133℃, and the internal pressure of the separation tower was operated at 3.0 bar. In particular, the amount of refrigerant used to cool the second absorbent in Table 10 was confirmed to be 0.18 Gcal/hr.

비교예Comparative example 11

상기 실시예 1에서 제2 단계를 포함하지 않는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 진행하였다. 구체적으로 도 3과 같은 공정으로 진행하였으며, 압축 공정(제2 단계)를 포함하지 않음에 따라, 제1 흡수제의 양이 6000kg/hr로 제1 흡수제의 유량이 많이 포함되고, 동일양의 아세트알데하이드를 제품화하기 위하여, 냉매의 사용량은 0.39Gcal/hr로 상기 실시예 1 대비 냉매의 사용량이 69.2% 증가함을 확인할 수 있었다.Except for not including the second step in the above Example 1, the process was carried out in the same manner as in Example 1. Specifically, the process was carried out as in Fig. 3, and since the compression process (second step) was not included, the amount of the first absorbent was 6000 kg/hr, which means that the flow rate of the first absorbent was high, and in order to commercialize the same amount of acetaldehyde, the amount of refrigerant used was 0.39 Gcal/hr, which was confirmed to be a 69.2% increase in the amount of refrigerant used compared to Example 1.

비교예Comparative example 22

상기 실시예 2에서 제2 단계를 포함하지 않는 것을 제외하고, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 공정을 진행하였다. 구체적으로 도 3과 같은 공정으로 진행하였으며, 동일양의 아세트알데하이드를 제품화하기 위하여, 냉매의 사용량은 0.39Gcal/hr로 상기 실시예 2 대비 냉매의 사용량이 53.8% 증가함을 확인할 수 있었다.The process was carried out in the same manner as in Example 2, except that the second step was not included in the above Example 2. Specifically, the process as in Fig. 3 was carried out, and it was confirmed that the amount of refrigerant used was 0.39 Gcal/hr, which was a 53.8% increase compared to Example 2, in order to commercialize the same amount of acetaldehyde.

상기 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에서 알 수 있듯, 본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산의 제조 공정의 경우, 바이오 원료의 반응 생성물에 제1 흡수제를 첨가(또는 미첨가) 및 냉각하여 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질을 분리하는 제1 단계 및 상기 제1 단계를 거친 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질을 압축기에 포함하여 압축 및 응축시키는 제2 단계를 포함함에 따라, 아세트알데하이드 분리에 사용되는 흡수 공정(제3 단계)의 압력을 높여 운전할 수 있으며, 압력이 높아지는 경우 아세트알데하이드의 응축에 유리하므로, 제2 흡수제의 사용량을 효과적으로 줄일 수 있고, 이에 따라 제2 흡수제를 냉각시키기 위한 냉각 열량이 줄어들어 냉매의 사용량을 줄일 수 있는 특징을 갖게 됨을 확인할 수 있었다.As can be seen from the above Examples 1, 2, Comparative Examples 1 and 2, in the case of the manufacturing process of acrylic acid according to one embodiment of the present application, the first step of adding (or not adding) a first absorbent to the reaction product of the bio-raw material and cooling it to separate a first low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) and a first high-boiling-point substance including acrylic acid (AA), and the second step of including the first low-boiling-point substance including acetaldehyde (ACHO) that has gone through the first step in a compressor and compressing and condensing it, it was confirmed that the pressure of the absorption process (third step) used for separating acetaldehyde can be increased and, since an increase in pressure is advantageous for the condensation of acetaldehyde, the amount of the second absorbent can be effectively reduced and, accordingly, the amount of cooling heat for cooling the second absorbent can be reduced, thereby reducing the amount of refrigerant used.

특히, 젖산의 탈수 반응은 고온(330℃~400℃)에서 일어나기 때문에, 바이오 원료의 반응 생성물에는 아세트알데하이드가 부산물로 생성되는 것으로, 본원 발명에 따른 아크릴산의 제조 공정의 경우, 상기와 같이 고순도, 고수율의 아크릴산을 제조함과 동시에 상기의 제3 단계를 공정상 포함(제2 흡수제)함에 따라, 부산물로 생성되는 아세트알데하이드를 마찬가지로 고순도 및 고수율의 제품으로 제품화할 수 있어, 아크릴산과 아세트알데하이드를 모두 획득할 수 있는 것으로 바이오 공정의 경제성을 향상시킬 수 있는 특징을 갖게 됨을 확인할 수 있었다.In particular, since the dehydration reaction of lactic acid occurs at a high temperature (330°C to 400°C), acetaldehyde is generated as a by-product in the reaction product of the bio-raw material. In the case of the manufacturing process of acrylic acid according to the present invention, while manufacturing high-purity, high-yield acrylic acid as described above, by including the third step (second absorbent) in the process, acetaldehyde generated as a by-product can also be commercialized as a high-purity, high-yield product, thereby obtaining both acrylic acid and acetaldehyde, and thus it was confirmed that it has the characteristic of improving the economic feasibility of the bio-process.

상기 비교예 1 및 비교예 2에서 알 수 있듯, 본 출원에 따른 제2 공정(압축 공정)을 진행하지 않은 경우로, 제1 단계에서 제1 흡수제의 유량이 높게 포함되고, 압축 공정이 진행되지 않아 제1 단계에서의 상부로 배출되는 제1 저비점 물질에 포함되는 아크릴산의 손실을 방지할 수 없으며, 더욱이 제2 흡수제를 냉각시키기 위한 냉각 열량이 필요하여, 냉매의 사용량이 늘어나는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen from the above Comparative Examples 1 and 2, in the case where the second process (compression process) according to the present application is not performed, the flow rate of the first absorbent is high in the first stage, and since the compression process is not performed, the loss of acrylic acid included in the first low-boiling-point substance discharged upward in the first stage cannot be prevented, and furthermore, since cooling heat is required to cool the second absorbent, it was confirmed that the amount of refrigerant used increases.

A: 냉각탑
B: 압축기
C: 흡수탑
D: 분리탑
E: 증류탑
1: 제1 흡수제
2: 바이오 원료의 반응 생성물
3: 제1 고비점 물질
4: 제1 저비점 물질
5: 제2 고비점 물질
6: 제2 저비점 물질
7: 제2 흡수제
8: 제2 흡수제(순환 흐름)
9: 제1 비압축성 물질
10: 제3 저비점 물질
11: 아세트알데하이드
12: 제2-1 고비점 물질
13: 제2-1 저비점 물질A: Cooling tower
B: Compressor
C: Absorption tower
D: Separation tower
E: Distillation tower
1: 1st absorbent
2: Reaction products of bio-raw materials
3: First boiling point substance
4: First low boiling point substance
5: Second boiling point substance
6: Second low boiling point substance
7: Second absorbent
8: Second absorbent (circulating flow)
9: First incompressible substance
10: Third low boiling point substance
11: Acetaldehyde
12: 2-1 High boiling point substances
13: 2-1 Low boiling point substances

Claims (14)

Translated fromKorean

바이오 원료의 반응 생성물을 냉각하여 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질을 분리하는 제1 단계;
상기 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제1 저비점 물질을 압축하여 응축된 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질 및 아크릴산(AA)을 포함하는 제2 고비점 물질을 분리하는 제2 단계;
상기 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제2 저비점 물질에 제2 흡수제를 첨가 및 냉각하여 제1 비압축성 물질 및 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제3 저비점 물질을 분리하는 제3 단계; 및
상기 아크릴산(AA)을 포함하는 제1 고비점 물질을 정제하여 아크릴산을 생산하는 제4 단계;
를 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정.A first step of cooling the reaction product of the bio-raw material to separate a first low boiling point substance including acetaldehyde (ACHO) and a first high boiling point substance including acrylic acid (AA);
A second step of compressing the first low-boiling-point substance containing the above acetaldehyde (ACHO) to separate the second low-boiling-point substance containing the condensed acetaldehyde (ACHO) and the second high-boiling-point substance containing acrylic acid (AA);
A third step of adding a second absorbent to the second low-boiling-point substance containing the above acetaldehyde (ACHO) and cooling it to separate the first incompressible substance and the third low-boiling-point substance containing acetaldehyde (ACHO); and
A fourth step of producing acrylic acid by refining the first high boiling point material containing the above acrylic acid (AA);
A process for manufacturing acrylic acid comprising:청구항 1에 있어서, 상기 제1 단계의 바이오 원료의 반응 생성물을 냉각하는 단계에 제1 흡수제를 첨가하는 공정을 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정.A process for producing acrylic acid according to claim 1, comprising a process of adding a first absorbent in the step of cooling the reaction product of the bio-raw material of the first step.청구항 2에 있어서, 상기 제1 흡수제는 아세트알데하이드보다 비점이 높고, 아크릴산보다 비점이 낮으며, 아크릴산(AA)의 기준 끓는점(NBP, Normal Boiling point) 대비 비점차이가 20℃ 이상 및 아세트알데하이드(ACHO)의 기준 끓는점(NBP, Normal Boiling point) 대비 비점차이가 50℃ 이상인 물질을 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정.A process for manufacturing acrylic acid according to claim 2, wherein the first absorbent includes a material having a boiling point higher than that of acetaldehyde, a boiling point lower than that of acrylic acid, and a boiling point difference of 20°C or more compared to the normal boiling point (NBP) of acrylic acid (AA) and a boiling point difference of 50°C or more compared to the normal boiling point (NBP) of acetaldehyde (ACHO).청구항 1에 있어서, 상기 제2 흡수제는 상기 아세트알데하이드(ACHO)의 기준 끓는점(NBP, Normal Boiling point)보다 고비점 물질로, 비점차이가 20℃ 이상인 물질을 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정.A process for manufacturing acrylic acid according to claim 1, wherein the second absorbent comprises a substance having a higher boiling point than the normal boiling point (NBP) of acetaldehyde (ACHO) and a boiling point difference of 20°C or more.청구항 1에 있어서, 상기 제1 단계는 냉각탑을 통하여 분리하는 단계를 포함하고,
상기 냉각탑의 냉각 온도는 10℃ 이상 150℃ 이하이고, 상기 냉각탑의 내부 압력은 0.5 bar 이상 5.0 bar 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정.In claim 1, the first step includes a step of separating through a cooling tower,
A process for manufacturing acrylic acid, wherein the cooling temperature of the cooling tower is 10℃ or more and 150℃ or less, and the internal pressure of the cooling tower is 0.5 bar or more and 5.0 bar or less.청구항 2에 있어서, 상기 제1 단계의 상기 제1 저비점 물질에 포함되는 아크릴산(AA)이 상기 바이오 원료의 반응 생성물 내 아크릴산 100 중량부 대비 1 중량부 이하를 포함하도록 제1 흡수제를 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정.A process for producing acrylic acid according to claim 2, wherein the first absorbent is included so that the acrylic acid (AA) contained in the first low-boiling-point material of the first step is included in an amount of 1 part by weight or less relative to 100 parts by weight of acrylic acid in the reaction product of the bio-raw material.청구항 1에 있어서, 상기 제3 단계는 흡수탑을 통하여 분리하는 단계를 포함하고,
상기 흡수탑의 온도는 0℃ 이상 150℃ 이하이고, 상기 흡수탑의 내부 압력은 0.5 bar 이상 10.0 bar 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정.In claim 1, the third step includes a step of separating through an absorption tower,
A process for manufacturing acrylic acid, wherein the temperature of the absorption tower is 0℃ or more and 150℃ or less, and the internal pressure of the absorption tower is 0.5 bar or more and 10.0 bar or less.청구항 1에 있어서, 상기 제3 단계의 상기 제1 비압축성 물질에 포함되는 아세트알데하이드(ACHO)가 상기 바이오 원료의 반응 생성물 내 아세트알데하이드 100 중량부 대비 1 중량부 이하를 포함하도록 제2 흡수제를 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정.A process for producing acrylic acid according to claim 1, wherein the second absorbent is included so that the acetaldehyde (ACHO) contained in the first incompressible material of the third step is 1 part by weight or less relative to 100 parts by weight of acetaldehyde in the reaction product of the bio-raw material.청구항 1에 있어서,
상기 제2 단계의 아크릴산(AA)을 포함하는 제2 고비점 물질을 상기 제1 단계로 순환하는 단계를 더 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정.In claim 1,
A process for producing acrylic acid, further comprising a step of circulating a second high boiling point material including acrylic acid (AA) of the second step to the first step.청구항 1에 있어서,
상기 제2 단계는 압축기를 통하여 압축 및 응축하는 단계를 포함하며,
상기 압축기의 배출 압력은 1.2 bar 이상 10.0 bar 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정.In claim 1,
The second step includes a step of compressing and condensing through a compressor,
A process for manufacturing acrylic acid, wherein the discharge pressure of the above compressor is 1.2 bar or more and 10.0 bar or less.청구항 1에 있어서,
상기 아세트알데하이드(ACHO)를 포함하는 제3 저비점 물질을 분리하여,
아세트알데하이드 및 상기 제2 흡수제를 분리하는 단계를 더 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정.In claim 1,
Separate the third low boiling point substance containing the above acetaldehyde (ACHO),
A process for producing acrylic acid, further comprising the step of separating acetaldehyde and the second absorbent.청구항 11에 있어서,
상기 단계는 분리탑을 통하여 분리하는 단계를 포함하고,
상기 분리탑의 온도는 10℃ 이상 200℃ 이하이고, 상기 분리탑의 내부 압력은 0.3 bar 이상 10.0 bar 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정.In claim 11,
The above step includes a step of separating through a separation tower,
A process for manufacturing acrylic acid, wherein the temperature of the separation tower is 10℃ or more and 200℃ or less, and the internal pressure of the separation tower is 0.3 bar or more and 10.0 bar or less.청구항 1에 있어서,
상기 제2 흡수제의 온도는 -5℃ 이상 20℃ 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정.In claim 1,
A process for manufacturing acrylic acid, wherein the temperature of the second absorbent is -5°C or higher and 20°C or lower.청구항 11에 있어서,
상기 아세트알데하이드의 순도는 95% 이상이고, 상기 바이오 원료의 반응 생성물 기준 회수율이 95% 이상인 것인 아크릴산의 제조 공정.In claim 11,
A process for manufacturing acrylic acid, wherein the purity of the above acetaldehyde is 95% or higher and the recovery rate based on the reaction product of the above bio-raw material is 95% or higher.